Kernlehrplan Chemie EF, Übersicht Vier Unterrichtsvorhaben ...adenauer-bonn.de/wp-content/uploads/2017/03/SiKL_Chemie_Sek_II.pdf · bis tertiärer Alkohole durch Oxidierbarkeit -

Kernlehrplan Chemie EF, Übersicht

Vier Unterrichtsvorhaben zu Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

EinführungsphaseUnterrichtsvorhaben I:

Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff

Schwerpunkt:Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen

Zeitbedarf: ca. 38 Std. à 45 min

Unterrichtsvorhaben II:

Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane

Schwerpunkte:Organische und) anorganische KohlenstoffverbindungenGleichgewichtsreaktionenStoffkreislauf in der Natur


Unterrichtsvorhaben III:

Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt

Schwerpunkt:Gleichgewichtsreaktionen


Unterrichtsvorhaben IV:

Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs

Schwerpunkt:Nanochemie des Kohlenstoffs


Summe Einführungsphase: 96 Stunden

Kontext: Vom Alkohol zum AromastoffSchwerpunkt: Organische (und anorganische) KohlenstoffverbindungenZeitbedarf: 38 Std. a 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: B1, B2, E2, E4, E6, K1 - 3, UF 1 - 3Basiskonzepte; Struktur-Eigenschaft, Donator-Akzeptor

Inhaltliche Aspekte Kompetenzerwartungen Die Schülerinnen und Schüler...

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Absprachen,Anmerkungen

Einteilung organischer Ver-bindungen:

Alkane und Alkohole- Löslichkeit- funktionelle Gruppe- intermolekulare Wechselwir-kungen- homologe Reihe - IUPAC-Nomenklatur - Formelschreibweise: Verhält-nis-, Summen-, Strukturformel- Verwendung d. Alkohole

- benennen ausgewählte organische Ver-bin-dungen mithilfe der Regeln der syste-matischen Nomenklatur (IUPAC) (UF3).

- ordnen organische Verbindungen nachfunktioneller Gruppe in Klassen ein (UF3).

- erklären an Alkanen und Alkenen das C-C-Verknüpfungsprinzip (UF2).

- beschreiben den Aufbau einer homologen Reihe und die Strukturisomerie am Beispiel der Alkane/Alkohole (UF1, UF3).

- erläutern Eigenschaften organischer Ver-bindungen mit Wechselwirkungen zwischen den Molekülen (Wasserstoffbrücken, van-der-Waals-Kräfte) (UF1, UF3).

1. Versuch: Eigenschaften von Alkanen und Al-koholen, z.B. Brennbarkeit, Viskosität, Löslich-keit

2. Arbeitsblätter: Nomenklaturregeln und -übun-gen, intermolekulare Wechselwirkungen

3. Versuche: Nachweisreaktionen, Oxidation von Propanol mit Kupferoxid, Oxidationsfähigkeitvon primären, sekundären und tertiären Alkano-len, z.B. mit KMnO4

4. Gruppenarbeit: Darstellung von Isomeren mitMolekülbaukästen

Wiederholung: Elektro-negativität, Atombau, Bindungslehre, intermo-lekulare Wechselwirkun-gen

fakultativ:Medienzentrum Bonn, Film „Erdöl und Erdgas“. Nr. 4602180

fakultativ: Exkursion zur Rheinland-Raffinerie nach Wesse-ling

Alkohol im menschlichen Körper- Ethanal als Zw.produkt, Nachweis der Alkanale- Biologische Wirkungen- Alkoholgehaltberechnung

- zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags und ihrer Anwendung auf und beziehen Stellung dazu (B1, B2).

- dokumentieren Experimente in Fach-sprache (K1).

5. Arbeitsblatt: Wirkungen von Alkohol, eventu-ell aktuelle Zeitungsberichte

6. Versuche: Fehling- /Tollens-Probe, Alkotest mit dem Drägerröhrchen

fakultativ:Quarks & Co: Alkohol, die älteste Droge der Weltfakultativ: Redoxsche-ma Alkotest

Wenn Wein umkippt- Oxidation von Ethanol zu Ethansäure- Aufstellung des Redox-schemas mit Oxidationszah-len

- erklären die Oxidationsreihen der Alkoho-le auf molekularer Ebene und ordnen den Atomen Oxidationszahlen zu (UF2).

- beschreiben Beobachtungen von Experi-menten zu Oxidationsreihen der Alkohole

7. Demonstration von zwei Flaschen Wein, eine davon ist seit 2 Wochen geöffnet

8. Versuch: pH Wert-Bestimmung, Geruch, Farbe von Wein und „umgekipptem“ Wein

verbindliche Wieder-holung: funktionelle Gruppen, Hydroxyl-gruppe, intermolekulareWechselwirkungen, Redoxreaktionen, Säu-

- Regeln zum Aufstellen vonRedoxschemata

Alkanale, Alkanone und Carbonsäuren – Oxidati-onsprodukte der Alkanole- Oxidation von Propanol- Unterscheidung primärer bis tertiärer Alkohole durch Oxidierbarkeit- Isomerie bei Propanolen- Homologe Reihen- Nomenklatur- Eigenschaften und Ver-wendungen

und interpretieren diese unter dem Aspekt des Donator-Akzeptor-Prinzips (E2, E6).

- beschreiben und visualisieren mit Model-len die Strukturen org. Verbindungen (K3).

- wählen bei der Darstellung chemischer Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus (Verhältnisformel,Summenformel, Strukturformel) (K3).

- beschreiben den Aufbau einer homolo-gen Reihe und die Strukturisomerie (Ge-rüstisomerie und Positionsisomerie) am Beispiel der Alkane und Alkohole.(UF1, UF3)

9. Lernzirkel/Referate: Carbonsäuren, ar-beitsteilige Recherche und Präsentation vor der Gruppe

10. Molekülmodelle: Aufbau und Benennung der eigenen Beispiele

re, saure Lösung

Fakultativ: Medien-zentrum Bonn, Film „Al-dehyde, Ketone & Car-bonsäuren“, Nr. 4643829

Aromastoffe:Gaschromatographie zumNachweis- Aufbau und Funktion einesGaschromatographen- Identifikation der Aroma-stoffe, Gaschromatogramm-auswertung

Vor- und Nachteile künstli-cher Aromastoffe:- Beurteilung der Verwen-dung von Aromastoffen

Stoffklassen der Ester und Alkene:- funktionelle Gruppen - Stoffeigenschaften- Struktur-Eigenschafts-beziehungen

- erläutern die Entstehung eines Gaschro-matogramms und den Umgang damit (E5).

- nutzen chemiespezifische Tabellen und Nachschlagewerke zur Planung und Aus-wertung von Experimenten und zur Ermitt-lung von Stoffeigenschaften (K2).

- beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen, Verwendung und Eigenschaf-ten wichtiger Vertreter der Alkohole, Alde-hyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester (UF2).

- analysieren Aussagen zu Produkten der organischen Chemie (u.a. aus der Wer-bung) im Hinblick auf ihren chemischen Sachverhalt und korrigieren unzutreffende Aussagen (K4).

- zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags auf, gewichten diese

11. Animation: Virtueller Gaschromatograph

12. Arbeitsblatt: Prinzip eines Gaschromato-graphen: Aufbau und Arbeitsweise, Gaschro-matogramme von Weinaromen

13. Diskussion („Fishbowl“):Vor- und Nachteile künstlicher Obstaromen in Joghurt, künstlicher Käseersatz auf Pizza, etc

und beziehen Stellung (B1, B2).Synthese von Aromastoffen

- Estersynthese- Vergleich der Löslichkeiten der Edukte (Alkanol, Carbon-säure) und Produkte (Ester, Wasser)- Veresterung als unvollständi-ge Reaktion

- ordnen Veresterungsreaktionen dem Re-aktionstyp Kondensation zu (UF1).

- führen qualitative Versuche unter vorge-gebener Fragestellung durch und protokol-lieren die Beobachtungen (E2, E4).

- stellen anhand von Strukturformeln Ver-mutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experi-mente zur Überprüfung vor (E3).

14. Versuche: Synthese von Essigsäureethyles-ter und Analyse der Produkte

arbeitsteilig:Synthese von Aromastoffen (Fruchtestern)

15. Gruppenarbeit:Darstellung der Edukte und Produkte der Ester-synthese mit Molekülbaukästen

verbindlich:Herstellung eines Esters

fakultativ: Mechanismusder Veresterung

Eigenschaften, Strukturen und Verwendungen organi-scher Stoffe

- recherchieren angeleitet die Eigenschaf-ten und Verwendungen ausgewählter Stof-fe und präsentieren die Rechercheergeb-nisse adressatengerecht (K2,K3).

- beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen, Verwendung und Eigenschaf-ten wichtiger Vertreter der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäurenund Ester (UF2).

16. Recherche und Präsentation(als Wiki, Poster, Concept map oder Kurzvor-trag): Eigenschaften und Verwendung organischer Stoffe

Mögliche Themen: Ester als Lösemittel, Aro-mastoffe und Riechvor-gang, Carbonsäuren

Fakultativ: Parfumherstell.- Duftpyramide- Duftkreis- Extraktionsverfahren

- führen qualitative Versuche durch und protokollieren die Beobachtungen (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organi-scher Verbindungen) (E2, E4).

Filmausschnitt: „Das Parfum“

S-Exp. zur Extraktion von Aromastoffen

Ggf. Exkursion ins Duft-labor

Diagnose von Schülerkonzepten: Eingangsdiagnose, Versuchsprotokolle Leistungsbewertung: C-Map, Protokolle, Präsentationen, schriftliche Übungen

Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung für die Ozeane Schwerpunkte: Stoffkreislauf in der Natur, GleichgewichtsreaktionenZeitbedarf: 22 Std. à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: B3, B4, E1 - 4, E6, E7, K1 - 4, UF3Basiskonzepte Struktur – Eigenschaft, chemisches Gleichgewicht

Inhaltliche Aspekte KompetenzerwartungenDie Schülerinnen und Schüler ...

mögliche Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Absprachen,Anmerkungen

Kohlenstoffdioxid- Eigenschaften

- unterscheiden zwischen dem natürlichen und dem anthropogen erzeugten Treib-

1. Information Zusammensetzung der Luft, Ei-genschaften, Treibhauseffekt, CO2-Bilanz, „Fuß-

Wiederholung: Stoff-menge n, Masse m

- Treibhauseffekt- Reaktionsgleichungen- Größengleichung

hauseffekt und beschreiben ausgewählte Ursachen und ihre Folgen (E1).

abdruck“ (z.B. über Zeitungsartikel)2. Berechnungen zur Bildung von CO2 aus Alka-nen: Aufstellen von Reaktionsgleichungen

und molare Masse Mverbindlich:n = m / M

Löslichkeit von CO2 in Wasser- qualitativ- saure Lösung- Reaktion umkehrbar

- führen qualitative Versuche durch und protokollieren die Beobachtungen (E2, E4).- dokumentieren Experimente in Fach-sprache (K1).

3. Experiment: Löslichkeit von CO2 in Wasser (qualitativ) oder Verbrennungsgase einer Kerze

Aufstellen von Reaktionsgleichungen,Löslichkeit von CO2, Gleichgewichtsreaktion

verbindlich:Kriterien für Versuch-sprotokolle

Chemisches Gleich-gewicht- Definition- Teilchenebene- Modellvorstellung

- erläutern die Merkmale eines chemi-schen Gleichgewichts am Beispiel (UF1).

- beschreiben und erläutern das chemi-sche Gleichgewicht mit Modellen (E6).

4. Modellexperiment und Kurvendiagramm: Stechheber-Versuch, chemisches Gleichgewicht als Prinzip vieler Reaktionen, Definition5. Arbeitsblatt: Umkehrbare Reaktionen auf Teil-chenebene, Vergleich: Modell und Realität

Kugelspiel mit Papier-bällen

Ozean und Gleich-gewichte- Aufnahme CO2

- Einfluss der Ozeane auf die Löslichkeit von CO2

- Le Chatelier-Prinzip- Kreisläufe

- formulieren Hypothesen zur Beeinflus-sung des Kohlenstoff-Kreislaufs (E3).

- erläutern die Beeinflussung der Gleich-gewichtslage (UF3).

- formulieren das CO2-Problem (E1) und veranschaulichen den C-Kreislauf (K3).

6. Experimente: Einfluss von Druck und Tempe-ratur auf die Löslichkeit von CO2

Verallgemeinerung: Einfluss von Konzentration, Temperatur und Druck auf Gleichgewichte,

7. Arbeitsblatt: Graphische Darstellung des marinen Kohlenstoffdioxid-Kreislaufs oder Text von Primo Levi: Geschichte eines Kohlenstoffa-toms

Hier nur Prinzip von Le Chatelier, kein MWG

fakultativ:- Tropfsteinhöhlen- Kalkkreislauf- Korallen

Klimawandel- Infos aus den Medien- Möglichkeiten zur Lö- sung d. CO2-Problems

- recherchieren Informationen, hinterfra-gen die Aussagen (K2, K4).- beschreiben die Vorläufigkeit der Progno-sen und die gesellschaftliche Relevanz des Klimawandels (E7, B3).- zeigen Möglichkeiten zum verminderten Ausstoß und Speichern v. CO2 auf, bezie-hen politische Argumente ein (B3, B4).

8. Recherche: aktuelle Entwicklungen, Versaue-rung der Meere, Einfluss auf den Golfstrom

9. Unterrichtsgespräch: Prognosen, Vorschläge zu Reduzierung von Emissionen, Verwendung von CO2

Podiumsdiskussion

Diagnose: Lerndiagnose: Stoffmenge und Molare MasseLeistungsbewertung: Klausur, schriftliche Übung zur Beeinflussung von chemischen Gleichgewichten

Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt Schwerpunkt: GleichgewichtsreaktionenZeitbedarf: 18 Std. a 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: B1, E2 - 6, K1, K3, UF 1, UF 3, UF4Basiskonzepte: chemisches Gleichgewicht, Energie

Inhaltliche Aspekte KompetenzerwartungenDie Schülerinnen und Schüler...


Kalkentfernung- Kalk und Säuren- Reaktionsverlauf- Geschw.berechnung

- planen quantitative Versuche zum zeitli-chen Ablauf einer Reaktion, führen diese durch und dokumentieren sie (E2, E4).

- stellen den Stoffumsatz abhängig von der Zeit tabellarisch und graphisch dar (K1).

- erläutern und definieren Reaktionsgeschw.als Differenzenquotienten c/t (UF1).

1. Versuche: Entfernung von Kalk mit Säuren (Bezug zum Haushalt),Ideen zur Untersuchung des zeitlichen Verlaufs,Planung, Durchführung und Auswertung eines entsprechenden Versuchs (z.B. Volumetrie, Gravimetrie)

Einführung des Begriffs Reaktionsgeschwindig-keit, Berechnungen

Anbindung an CO2-Kreislauf

verbindlich:Reaktionsgeschwin-digkeiten für verschie-dene Zeitintervalle im Verlauf der Reaktion berechnen

Einfluss auf die Reak-tionsgeschwindigkeit- Einflussmöglichkeiten- Parameter - Kollisionshypothese- Geschwindigkeits- gesetz f. bimolekulare Reaktion- RGT-Regel

- formulieren Hypothesen zum Einfluss ver-schiedener Faktoren auf die Reaktionsge-schwindigkeit, entwickeln Versuche zur Überprüfung (E3).

- interpretieren den zeitlichen Ablauf chemi-scher Reaktionen in Abhängigkeit von ver-schiedenen Parametern (E5).

- erklären den zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen mit einfachen Modellen (u.a. Stoßtheorie nur für Gase) (E6).

- beschreiben/beurteilen Chancen u. Gren-zen d. Beeinflussung d. Reaktionsgeschw. und des chem. Gleichgewichts (B1).

2. Arbeitsteilige Versuche: Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentrati-on, dem Zerteilungsgrad und der Temperatur

Erarbeitung eines einfachen Geschwindigkeits-gesetz, Vorhersagen, Stoßtheorie, Deutung der Einflussmöglichkeiten, RGT-Regel

Diskussion: Ungenauigkeit der Vorhersagen

fakultativ: Simulation

Einfluss der Tempera-tur- Ergänzung Kollisions- hypothese- Aktivierungsenergie- Katalyse

- interpretieren ein einfaches Energie-Reak-tionsweg-Diagramm (E5, K3).

- beschreiben/erläutern den Einfluss eines Katalysators auf die Reaktionsgeschw. mit graphischen Darstellungen (UF1, UF3).

3. Wiederholung: Energie bei chem. Reaktio-nen, Energiediagramme, Aktivierungsenergie

4. Versuch: Katalysatoren, z.B. zur Zersetzung von Wasserstoffperoxid

Chemisches Gleich-gewicht quantitativ

- formulieren für Gleichgewichtsreaktionen das Massenwirkungsgesetz (UF3).

5. Arbeitsblatt: Von der Reaktionsgeschwin-digk. zum chemischen Gleichgewicht

fakultativ:Stationenlernen

- Wiederholung Gleich- gewicht- Hin- und Rückreaktion- Massenwirkungsge-setz- Beispielreaktionen

- interpretieren Gleichgewichtskonstanten in Bezug auf die Gleichgewichtslage (UF4).

- dokumentieren Experimente in Fach-sprache ( K1).

6. Lehrervortrag, Übung: Einführung des Mas-senwirkungsgesetzes, Übungsaufgaben

8. Versuch: Eisen-Thiocyanat-Gleichgewicht

Diagnose: Protokolle, Auswertung ExperimentLeistungsbewertung: Klausur, schriftliche Übung, mündliche Beiträge, Versuchsprotokolle

Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant - Erscheinungsformen des Kohlenstoffs Schwerpunkte: Nanochemie des KohlenstoffsZeitbedarf: 18 Std. à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: B4, E3, E6, K1, K2, K3, UF4Basiskonzepte Struktur – Eigenschaft

Inhaltliche Aspekte KompetenzerwartungenDie Schülerinnen und Schüler ...


Graphit, Diamant und mehr- Modifikation- Elektronenpaarbindung- Strukturformeln

- nutzen bekannte Atom- und Bindungs-modelle und beschreiben organische Mo-leküle und Kohlenstoffmodifikationen (E6).

- stellen anhand von Strukturformeln Ver-mutungen zu Eigenschaften einiger Stoffe auf und schlagen Experimente zur Über-prüfung vor (E3).

- erläutern Grenzen der Bindungsmodelle (E7); beschreiben die Strukturen von Dia-mant, Graphit und neuen Materialien aus Kohlenstoff (u.a. Fullerene) (UF4).

1. Wiederholung z.B. mit Stationenlernen: Atombau, Bindungslehre, Kohlenstoffatom, Peri-odensystem

2. Einfache Experimente zu den Stoffeigen-schaften: H2O, CO2, C6H12O6, NaCl

3. Gruppenarbeit: Graphit, Diamant und Fullere-ne

verbindlich:Der Einstieg soll die Kenntnisse zur Bin-dungslehre anglei-chen.

Nanomaterialien- Nanotechnologie- neue Materialien- Anwendungen- Risiken

- recherchieren Eigenschaften und Ver-wendungen ausgewählter Stoffe und prä-sentieren die Ergebnisse (K2, K3).

- bewerten an einem Beispiel Chancen und Risiken der Nanotechnologie (B4).

4. Recherche: neue Materialien und Probleme der Nanotechnologie

5. Präsentation

6. Film zur Nanotechnologie

Bei den Recherchen können die SuS selbstständig Frage-stellungen entwickeln(Differenzierung).

Diagnose: Selbstevaluationsbogen zur Bindungslehre oder schriftliche ÜberprüfungLeistungsbewertung: Präsentation zu Nanomaterialien in Gruppen oder schriftliche Überprüfung

Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURSUnterrichtsvorhaben I:

Kontext: Säuren und Basen: Konzentrationsbestimmungen, starke und

schwache Säuren und Basen

Schwerpunkte:

Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen

Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen

Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II:

Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon

Schwerpunkt: Mobile Energiequellen

Zeitbedarf: ca. 22 Stunden à 45 MinutenUnterrichtvorhaben III

Kontext: Von der Wasserelektrolyse zur Brennstoffzelle

Schwerpunkt: Elektrochemische Gewinnung von Stoffen

Zeitbedarf: ca. 14 Stunden à 45 Minuten


Kontext: Korrosion vernichtet Werte

Schwerpunkt: Korrosion

Zeitbedarf: ca. 6 Stunden à 45 MinutenSumme Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS: 68 Stunden

Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURSUnterrichtsvorhaben V:

Kontext: Vom fossilen Rohstoff zum Anwendungsprodukt

Schwerpunkt: Organische Verbindungen und Reaktionswege


Unterrichtsvorhaben VI:

Kontext: Wenn das Erdöl zu Ende geht

Schwerpunkt: Organische Verbindungen und Reaktionswege

Zeitbedarf: ca. 10 Stunden à 45 MinutenUnterrichtsvorhaben VII:

Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen

Schwerpunkte: Organische Verbindungen u. Reaktionswege, Werkstoffe


Unterrichtsvorhaben VIII:

Kontext: Bunte Kleidung

Schwerpunkt: Farbstoffe und Farbigkeit

Zeitbedarf: ca. 20 Stunden à 45 MinutenSumme Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS: 70 Stunden

Qualifikationsphase (Q1 und Q2) – LEISTUNGSKURSUnterrichtsvorhaben I:

Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten

Schwerpunkte:

Unterrichtsvorhaben III:

Kontext: Elektroautos – Fortbewegung mit elektrochemischen Prozessen

Schwerpunkte:

Eigenschaften und Struktur, Konzentrationsbestimmungen

Titrationsmethoden im Vergleich

Zeitbedarf: ca. 36 Std. à 45 Minuten

Mobile Energiequellen, elektrochemische Gewinnung von Stoffen

Quantitative Aspekte elektrochemischer Prozesse

Zeitbedarf: ca. 22 Stunden à 45 MinutenUnterrichtsvorhaben II:

Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon

Schwerpunkt: Mobile Energiequellen



Kontext: Entstehung von Korrosion und Schutzmaßnahmen

Schwerpunkt: Korrosion und Korrosionsschutz

Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 MinutenUnterrichtsvorhaben V:

Kontext: Biodiesel als Alternative zu Diesel aus Mineralöl

Schwerpunkte:

Organische Verbindungen und Reaktionswege, Reaktionsabläufe


Unterrichtsvorhaben VI:

Kontext: Maßgeschneiderte Kunststoffe - nicht nur für Autos

Schwerpunkte: Organische Verbindungen und Reaktionswege

Reaktionsabläufe, organische Werkstoffe

Zeitbedarf: ca. 34 Stunden à 45 MinutenUnterrichtsvorhaben VII:

Kontext: Benzol als unverzichtbarer Ausgangsstoff bei Synthesen

Schwerpunkte: Org. Verbindg. und Reaktionswege, Reaktionsabläufe


Unterrichtsvorhaben VIII:

Kontext: Farbstoffe im Alltag

Schwerpunkt: Farbstoffe und Farbigkeit

Zeitbedarf: ca. 20 Stunden à 45 MinutenUnterrichtsvorhaben IX:

Kontext: Nitratbestimmung im Trinkwasser

Schwerpunkt: Konzentrationsbestimmung durch Lichtabsorption

Zeitbedarf: ca. 10 Stunden à 45 Minuten.

Summe Qualifikationsphase (Q1 und Q2)

LEISTUNGSKURS: 210 Stunden

Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben IKontext: Säuren und Basen: Konzentrationsbestimmungen, starke und schwache Säuren und BasenSchwerpunkte: Eigenschaften, Struktur, KonzentrationsbestimmungenZeitbedarf: ca. 30 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: E1 - 7, K1 - 4, UF1 - 3Basiskonzepte: Donator-Akzeptor, Energie

Inhalt KompetenzerwartungenDie Schülerinnen und Schüler …

mögliche Lehrmittel/ Materialien/Methoden

Absprachen

Eigenschaften und Strukturvon Säuren und Basen

Protolyse

pH-Wert

Säurestärke

- identifizieren Säuren und Basen in All-tagsprodukten mithilfe von Universalindika-tor (UF1).

beschreiben Säuren und Basen z.B. mithil-fe der Konzepte von Boyle, Lavoisier, Arr-henius und Brönsted (UF3), zeigen die Ver-änderungen auf (E6, E7).

-stellen eine Säure-Base-Reaktion in ei-nem Funktionsschema dar und erklären daran das Donator-Akzeptor-Prinzip (K1, K3).

- interpretieren Protolysen als Gleich-gewichtsreaktionen und beschreiben das Gleichgewicht mit dem KS-Wert (UF2).

- erläutern die Autoprotolyse und das Io-nenprodukt des Wassers (UF1).

- berechnen pH-Werte wässriger Lösungenstarker Säuren und starker Basen (UF2).

- klassifizieren Säuren mithilfe von KS- und pKS-Werten (UF3).

- berechnen pH-Werte wässriger Lösungenschwacher einprotoniger Säuren mithilfe des MWG (UF2).

- machen Vorhersagen zu Säure-Base-Reaktionen anhand von KS-/ pKS-Werten.

1. Mind map: Was wir über Säuren und Basen wissen

2. Versuche: Blauer Blüten mit Es-sig färben, Säure aus verbranntem Schwefel, Kupfer(II)oxid und Schwe-felsäure oder Lernplakat

3. Arbeitsblatt: Protolysereaktionen mit Strukturformeln von HCl, H2O, NH3, Pfeile f. übertragene Protonen,konjugierte Säure-Base-Paare

4. Springbrunnenversuch: mit NH3

oder HCl (Fertigapparatur oder you-tube-Video)

5. Arbeitsblatt: Bedeutung des pH-Werts

6. Lehrervortrag und Übungsblatt,auch: Ampholyte

Kenntnisse aus der SI und der EF sollen aufgegriffen werden

historische Entwicklung des Säure-Base-Begriffs, verbind-lich: Brönsted

Wiederholung von Lewis-For-meln und Oktettregel

Umgang mit Potenzen und Lo-garithmen

Zusammenhang zwischen KS- und KB-Wert korrespondieren-der Säure-Base-Paare, Umgang mit der pKS-/pKB-Wert-Tabelle

11

Konzentrationsbestimmungdurch eine Säure-Base-Titration mit Endpunktsbe-stimmung über einen Indi-kator

Leitfähigkeitstitration

Alltagsprodukte

- erklären fachsprachlich und mit Reakti-onsgleichungen den Unterschied zwischen einer schwachen und einer starken Säure (K3).

- planen Experimente zur Bestimmung der Konzentration von Säuren und Basen in Alltagsprodukten bzw. Proben aus der Um-welt (E1, E3).

- erläutern das Verfahren einer Säure-Base-Titration mit Endpunktsbestimmung über einen Indikator, führen diese zielge-richtet durch und werten sie aus (E3 - 5).

- erklären das Phänomen der elektrischen Leitfähigkeit in wässrigen Lösungen (E6).

- beschreiben das Verfahren einer Leitfä-higkeitstitration in Proben aus Alltagspro-dukten oder der Umwelt und werten vor-handene Messdaten aus (E2, E4, E5).

- dokumentieren die Titrationsergebnisse mithilfe graphischer Darstellungen (K1).

- bewerten die Aussagekraft von Analyse-ergebnissen (nennen und gewichten Feh-lerquellen) (E4, E5).

- recherchieren Produkte, in denen Säuren und Basen enthalten sind (K2, K4), beurtei-len deren Einsatz und Gefahrenpotenzial

7. Versuch: Konzentrationsbestim-mung einer Säure in Lebensmitteln(Essig-, Citronen- oder Milchsäure)

8. Versuch: Titration von HCl- mit NaOH-Lösung

9. Versuch: Leitfähigkeitstitration

10. Folien: Messergebnisse der Gruppen werden verglichen

11. aktuelle Zeitungsartikel, Wer-bung zu neuen Produkten

Gleichgewichtskonzept einbe-ziehen

Wiederholung: Neutralisations-reaktionen, ev. Übungen mit Würfelspiel

Umgang mit Bürette und Pipette

als Messgröße genügt die Stromstärke

hier auch Einsatz des Smart-Boards möglich

Diagnose von Schülerkonzepten: Selbstüberprüfung, Leistungsbewertung: Schriftliche Übung, Auswertung von Experimenten, Klausuren

Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben IIKontext: Strom für Taschenlampe und MobiltelefonSchwerpunkt: Mobile EnergiequellenZeitbedarf: ca. 22 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: B4, E1 - 7, K1 - 4, UF1 - 4Basiskonzepte: Chemisches Gleichgew., Donator - Akzeptor, Energie



Absprachen

Redoxreaktionen

Aufbau und Funktions-weise galvanischer Ele-mente

Spannungsreihe

- erweitern die Vorstellung von Redoxreak-tionen, indem sie Oxidationen /Reduktionen auf der Teilchenebene als Elektronen-Dona-tor-Akzeptor-Reaktionen interpretieren (E6, E7).

- stellen Oxidation und Reduktion als Teilre-aktionen und die Redoxreaktion als Gesamt-reaktion übersichtlich dar, beschreiben und erläutern die Reaktionen (K3), wiederholen Grundlegendes zur elektrischen Energie.

- diskutieren die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der Gewinnung, Speiche-rung und Nutzung elektrischer Energie (B4).

-erklären den Aufbau und die Funktionswei-se einer galvanischen Zelle (u.a. Daniell-Ele-ment) (UF1, UF3).

-entwickeln Hypothesen zum Auftreten von Redoxreaktionen zwischen Metallatomen und Metallionen (E3).

- planen Experimente zum Aufbau galvani-scher Zellen, ziehen Schlussfolgerungen aus den Messergebnissen und leiten darauseine Spannungsreihe ab (E1,2,4,5).

- beschreiben den Aufbau einer Standard-Wasserstoff-Halbzelle (UF1).

- berechnen Potentialdifferenzen unter Nut-

1. Versuche: Magnesium verbren-nen, KMnO4 mit Glycerin, Eisenna-gel in Kupersulfatlösung stellen, Silberreinigung

Bernstein oder aufgeblasenen Luft-ballon reiben, elektrostatische Anzie-hung prüfen

2. Überblick: mitgebrachte Batterienund Akkus einordnen und sortieren

3. Versuch: Daniell-Element

4. Versuche, arbeitsteilig: Volta-Element, Leclanché-Element, Apfel-batterie, Bleiakku, Lithiumionenakku

Wiederholung zu: Elektronegati-vität, Oxidationszahlen, Aufstel-len von Redoxgleichungen

Wiederholung physikalischer Begriffe: Strom, Spannung, Stromstärke, Widerstand(U = R x I)

Batterien und Akkus aus der Sammeltonne im Foyer können genutzt werden (Handschuhe)

je nach Kursgröße als Sch.ver-such mit zweigeteilten Petri-schalen oder Demonstra-tions-experiment mit U-Rohr, das ein Diaphragma enthält

Halbelement, Anode, Kathode, Pluspol, Minuspol, Diaphragma,modellhafte Darstellung der Spannungsentstehung;Experimentierkoffer z. Lithiumio-nenakku in der Sammlung

13

zung der Standardelektrodenpotentiale und schließen auf die möglichen Redoxreaktio-nen (UF2, UF3).

- dokumentieren Versuche zum Aufbau von galvanischen Zellen übersichtlich und nach-vollziehbar (K1).

- erläutern die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie und deren Umkehrung(E6).

- analysieren und vergleichen galvanische Zellen unter energetischen und stofflichen Aspekten (E1, E5).

- recherchieren Informationen zum Aufbau mobiler Energiequellen und präsentieren mitSkizzen die Funktion wesentlicher Teile so-wie Lade- und Entladevorgänge (K2, K3).

- argumentieren fachlich korrekt und folge-richtig über Vorzüge und Nachteile unter-schiedlicher mobiler Energiequellen und wählen dazu gezielt Informationen aus (K4).

- erklären Aufbau und Funktion elektroche-mischer Spannungsquellen aus Alltag und Technik (Batterie, Akkumulator, Brennstoff-zelle) unter Zuhilfenahme grundlegender Aspekte galvanischer Zellen (UF4)

5. Präsentation der arbeitsteiligen Gruppenarbeit

6. Internetrecherche oder Referate

7. Diskussion: ev. anhand aktueller Artikel

8. Übung

Folien, Powerpoint-Präsentationoder Lernplakate möglich

Zuordnung der Pole, elektro-chemische Redoxreaktion, Trennung der Halbzellen

Diagnose von Schülerkonzepten: Selbstüberprüfung, Leistungsbewertung: Schriftliche Übung, Auswertung von Experimenten, Klausuren

Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben IIIKontext: Von der Wasserelektrolyse zur BrennstoffzelleSchwerpunkte: Elektrochem. Gewinng. v. Stoffen, mob. EnergiequellenZeitbedarf: ca. 14 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: UF2, E6, E7, K1, K4, B1 und B3Basiskonzepte: Donator-Akzeptor, Energie


Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Absprachen

Elektrolyse

Zersetzungsspannung

Überspannung

Quantitative Elektrolyse

Faraday-Gesetze

Aufbau einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle

Vergleich einer Brenn-stoffzelle mit einer Batte-rie und einem Akku

Verbrennung von Kohlen-wasserstoffen,Ethanol/Methanol,Wasserstoff

- beschreiben und erklären Vorgänge bei ei-ner Elektrolyse (u.a. von Elektrolyten in wässrigen Lösungen) (UF1, UF3), deuten die Elektrolyse als Umkehr der galvanischenZelle (UF4).

- erläutern die bei der Elektrolyse notwendi-ge Zersetzungsspannung unter Berücksichti-gung der Überspannung (UF2).

- erläutern und berechnen mit den Faraday-Gesetzen Stoff- und Energieumsätze bei elektrochemischen Prozessen (UF2).

- dokumentieren Versuche zum Aufbau von Elektrolysezellen übersichtlich (K1) und er-läutern die Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie und deren Umkehrung (E6).

- argumentieren fachlich korrekt und folge-richtig über Vorzüge und Nachteile unter-schiedlicher mobiler Energiequellen (K4).

- vergleichen und bewerten innovative und herkömmliche elektrochemische Energie-quellen (u.a. Wasserstoff-Brennstoffzelle) (B1).

1. Versuche: Elektrolyse von Lei-tungswasser (9-Volt-Batterie und zwei angeklemmte Kabel),Hofmannscher Zersetzungsapparat, Elektrolyse von Zinkbromidlösung

2. Versuche zur Untersuchung der Elektrolyse in Abhängigkeit von der Stromstärke und der Zeit

3. Lehrervortrag/Sch.versuche: Formulierung der Faraday-Gesetze

4. Übungen: an Beispielen aus demBuch, auch zur Gewinnung von H2

5. Diskussion: Wasserstoffgewin-nung unter ökologischen und ökono-mischen Aspekten

6. Schematischen Darstellung ei-ner Polymermembran-Brennstoffzel-le, Redoxreaktionen

7. Expertendiskussion zu verschie-denen Brennstoffen (Benzin, Diesel, Gas) und Energiespeichersystemen (Akkus, Brennstoffzellen)

- Fachbegriffe: Plus-, Minuspol, Anode, Kathode (veränderte Bezeichung im Vergleich zum galvanischen Element), Oxidati-on, Reduktion, Energie

- Ermittlung der Zersetzungs-spannung durch Ablesen der Spannung, bei der die Elektroly-se deutlich abläuftPlanung, tabellarische und grafische Auswertung

Ableitung der Gesetze mit dem Spritzensystem ChemZ

Kritische Auseinandersetzung mit Gewinnung der elektrischen Energie (Kohle, Wind, Solar)

Schuleigene PEM-Zelle oder youtube-Video, Vergleich theo-retische und reale Spannung

Die Expertendiskussion wird durch Rechercheaufgaben in Form von Hausaufgaben vorbe-reitet.

Diagnose von Schülerkonzepten: Selbstüberprüfung (galvanische Zelle, Spannungsreihe, Redoxreaktionen)Leistungsbewertung:Schriftliche Übung zu den Faraday-Gesetzen, Auswertung von Experimenten, Diskussionsbeiträge, Klausuren / Facharbeit

15

Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben IVKontext: Korrosion vernichtet WerteSchwerpunkt: KorrosionZeitbedarf: ca. 6 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: Basiskonzepte:



Korrosion vernichtet Wer-te

Ursachen- Lokalelement- Rosten von Eisen (Sauerstoff- und Säure- korrosion)

Folgen

Schutz

- diskutieren Folgen von Korrosionsvorgän-gen unter ökologischen und ökonomischen Aspekten (B2).

- erläutern elektrochemische Korrosionsvor-gänge (UF1, UF3).

- erweitern die Vorstellung von Redoxreak-tionen, indem sie sie auf der Teilchenebene als Elektronendonator/-akzeptor-Reaktionen interpretieren /E6, E7).

- stellen Oxidation und Reduktion als Teilre-aktionen und die Redoxreaktion als Gesamt-reaktion dar, beschreiben und erläutern sie fachsprachlich korrekt (K3).

- diskutieren die ökologischen und ökonomi-schen Folgen von Korrosionsvorgängen (B2)

- erläutern elektrochemische Korrosionsvor-gänge und Maßnahmen zum Korrosions-schutz (u.a. galvanischer Überzug, Opferan-ode) (UF1, UF3).

- bewerten für konkrete Situationen aus-gewählte Methoden des Korrosionsschutzesbezüglich ihres Aufwandes und Nutzens (B3,B2).

1. Bilder/Materialproben zu Korro-sionsschäden, Sammlung von Kenntnissen und Erfahrungen

2. arbeitsteilige Versuche: Planungund Durchführung eigener Versuche zur Korrosion (z.B. mit Stahlwolle in Reagenzgläsern, die verschieden behandelt wurde)

3. Sch.vortrag: aktuelles Beispiel von Korrosionsschäden

4. Recherchen: Opferanode, weite-re Schutzmaßnahmen, Galvanisie-ren

5. Versuch: Galvanisieren mit Kup-fersulfatlösung

SuS können korrodierte Gegen-stände mitbringen.

SuS stellen sich die Versuche selbst aus dem Schulbuch zu-sammen; ev. „heatermeals“ als alternativer Kontext; der Bezug ist z.B. unter www.dauerbrot.de möglich; eine Mahlzeit kostet 2016 7,29 € plus Versand, da-mit lässt sich das gesamte Un-terrichtsvorhaben durchführen.

Lokaler Bezug möglich, z.B. Au-tobahnbrücken.

Eine korrodierte Opferanode befindet sich in der Sammlung.

Alte Schlüssel dazu in der Sammlung.

Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben VKontext: Vom fossilen Rohstoff zum AnwendungsproduktSchwerpunkte: Organische Verbindungen und ReaktionswegeZeitbedarf: ca. 14 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: UF3, UF4, E3, E4, K3 und B3Basiskonzepte: Struktur-Eigenschaft, chemisches GW, Energie



Erdöl, ein Gemisch

Stoffklassen und Reakti-onstypen

zwischenmolekulareWechselwirkungen

homologe Reihe

Destillation

Cracken

- erklären Stoffeigenschaften mit zwischen-molekularen Wechselwirkungen (u.a. Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasserstoffbrücken) (UF3, UF4).

- verknüpfen Reaktionen zu Reaktionsfolgenund Reaktionswegen zur gezielten Herstel-lung eines erwünschten Produktes (UF2, UF4).

- erklären Stoffeigenschaften und Reaktions-verhalten mit dem Einfluss der jeweiligen funktionellen Gruppen und sagen Stoffeigen-schaften voraus (UF1).

- erläutern die Planung einer Synthese aus-gewählter organischer Verbindungen sowohlim niedermolekularen als auch im makromo-lekularen Bereich (E4).

- verwenden geeignete graphische Darstel-lungen bei der Erläuterung von Reaktions-wegen und Reaktionsfolgen (K1, K3).

- erläutern und bewerten den Einsatz von Erdöl und nachwachsenden Rohstoffen für die Herstellung von Produkten des Alltags und der Technik (B3).

1. Demonstration von Erdöl und Erd-ölprodukten: Erdöl, Teer, Paraffin,Heizöl, Diesel, Superbenzin, SuperE10, Schwefel

2. Film: Gewinnung von Kohlen-wasserstoffen aus Erdöl „Die fraktio-nierende Destillation“

3. Arbeitsblatt mit Destillationsturm

4. Arbeitsblatt zur Vielfalt der Koh-lenwasserstoffe, ev. Modellbaukästen

5. Modelle aus der Physik: Verbren-nung von Kohlenwasserstoffen im Otto- und Dieselmotor

6. Arbeitsblatt mit Darstellung der Takte, ev. Experiment mit Benzin

7. Grafik zur Zusammensetzung von Erdölen und zum Produktbedarf

8. Demonstrationsversuch Cracken Kraftfahrzeugbenzin – Verbrennung und Veredelung (Cracken, Reformie-ren)

Bildersammlung von SuS, Aus-stellung im Unterrichtsraum, Rundgang

Auswertung des Films mit AB oder Fragen; Darstellung der Destillation

Wdh.: Summenformel, Struk-turformel, Nomenklatur; Stoff-klassen: Alkane, Cycloalkane, Alkene, Cycloalkene, Alkine, Aromaten (ohne Erklärung der Mesomerie), Nutzung des ein-geführten Schulbuchs

Übung der Takte

Einführung der Octanzahl

Versuchsprotokoll

Wege zum Produkt

radikalische Substitution

elektrophile Addition

nucleophile Substitution

Eliminierung

Veresterung

Ethersynthese

- formulieren Reaktionsschritte einer radika-lischen Substitution und erläutern diese (UF1)

- formulieren Reaktionsschritte einer elektro-phile Addition und erläutern diese (UF1).

- formulieren Reaktionsschritte einer nucleo-philen Substitution und erläutern diese (UF1), Alkohole als Produkt

- klassifizieren organische Reaktionen als Substitutionen, Additionen, Eliminierungen und Kondensationen (UF3).

- verknüpfen Reaktionen zu Reaktionsfolgenund Reaktionswegen zur gezielten Herstel-lung eines Produktes (UF2, UF4).

- schätzen das Reaktionsverhalten organi-scher Verbindungen aus den Molekülstruk-turen ab (u.a. I-Effekt, sterischer Effekt) (E3).

- verwenden geeignete graphische Darstel-lungen bei der Erläuterung von Reaktions-wegen und Reaktionsfolgen (K1, K3).

9. L.versuch: Bromierung von Hep-tan

10. L.versuch: Bromierung von Cy-clohexen

11. Sch.versuche mit Alkoholen: z.B. Löslichkeit verschiedener Alkoho-le in Wasser

12. Arbeitsblätter: Übung der Me-chanismen

13. Aufgabe: Synthese des Antiklopf-mittels MTBE, Erhöhen der Klopffes-tigkeit durch MTBE (ETBE)

Säurekatalysierte elektrophile Additi-on von Methanol an 2-Methylpropen (oder von Ethanol an 2-Methylpropen)

Übungsaufgabe zur Reaktion von Propen mit Wasser mit einer Säure

Abfassen eines Textes zur Beschrei-bung und Erläuterung der Reaktions-schritte

Halogenalkane und Ozonloch

Hier kann auch Tomatensaft bromiert werden, da sein Farb-stoff Doppelbindungen enthält

SN-Reaktionen üben, z.B. an Methanol und HCl, Unterschei-dung zwischen SN1 und SN2 ansprechenAnknüpfen an die EF

Diagnose von Schülerkonzepten: Selbstüberprüfung zu Vorstellungen und Kenntnissen zu „Energieträgern“Leistungsbewertung: Darstellen eines chem. Sachverhalts, Aufstellen, Beschreiben, Erläutern von Reaktionsschritten, schriftliche Übung, Klausur

Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben VIKontext: Wenn das Erdöl zu Ende gehtSchwerpunkt: Organische Verbindungen und ReaktionswegeZeitbedarf: ca. 10 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: UF4, E1, E4, K3, B3, B4Basiskonzepte: Donator - Akzeptor, chemisches Gleichgewicht



Biodiesel und E10 als Al-ternativen

Umesterung

technische Gewinnung

Beurteilung

- beschreiben den Aufbau der Moleküle (u.a.Strukturisomerie) und die Eigenschaften vonVertretern der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester und ihre chemischen Reaktionen (UF1, UF3).

- erklären Stoffeigenschaften und Reaktionsverhalten mit dem Einfluss der jeweiligen funktionellen Gruppen und sagen Stoffeigenschaften voraus (UF1).

- erklären Stoffeigenschaften mit zwischenmolekularen Wechselwirkungen (u.a. Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasserstoffbrückenbin.) (UF3, UF4).


- erläutern die Planung einer Synthese ausgewählter organischer Verbindungen sowohl im niedermolekularen als auch im makromolekularen Bereich (E4).

- diskutieren Wege zur Herstellung ausgewählter Alltags- bzw. industrieller Zwischenprodukte aus ökonomischer und ökologischer Perspektive (B1, B2, B3).

1. Kurzreferat z.B. auf Basis eines Zeitungsartikels zum vermuteten Ende des Ölzeitalters

2. Information: Bioethanol als Be-standteil von Kraftstoffen, z.B. E10, E85, erhöhte Aldehydemission bei Al-koholkraftstoffen

3. Arbeitsblatt/Recherche zu In-haltsstoffen von Diesel und Biodiesel, deren molekularem Aufbau und Ei-genschaften

4. Versuch: Herstellen von Rapsöl-methylester (Biodiesel), Eigenschaf-ten d. Esters im Vergleich zu Edukten

5. Präsentation, z.B. als Poster: Auf-bau und Funktion einer Produktions-anlage für Biodiesel

6. Filmausschnitt, z.B. „Die Biosprit-Lüge“ als Einstieg in eine Diskussion

Recherche auch mit dem gan-zen Kurs im Computerraum möglich

Oxidationsreihe der Alkohole wiederholen, Rolle des Kataly-sators ansprechen

Wiederholung der elektrophilenAddition

Umesterung als Additions-Eli-minierungs-Reaktion

Ggf. Vergleich von Biokraftstof-fen mit elektrischem oder Wasserstoffantrieb

Diagnose von Schülerkonzepten: Stoffklassen, Ester und chemisches Gleichgewicht, Oxidationsreihe der AlkoholeLeistungsbewertung: Kurzreferate, Auswertung des Experiments, Präsentation, ggf. schriftliche Übung

Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben VII

Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus KunststoffenSchwerpunkte: Organische Verbindungen, Reaktionswege, WerkstoffeZeitbedarf: ca. 24 Std. à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: B3, E3 - 5, K3, UF2, UF4Basiskonzept: Basiskonzept Struktur – Eigenschaft

Inhalte KompetenzerwartungenDie Schülerinnen und Schüler ….


Kunststoffe im Alltag:Eigenschaften und Ver-wendung

Thermoplaste

Duroplaste

Elastomere

zwischenmolekulare Wechselwirkungen

- erläutern die Eigenschaften von Polymeren aufgrund der molekularen Strukturen (u.a. Kettenlänge, Vernetzungsgrad) und erklären ihre praktische Verwendung (UF2, UF4).

- untersuchen Kunststoffe auf ihre Eigen-schaften, planen dafür Experimente (u.a. zumthermischen Verhalten), führen diese durch und werten sie aus (E1, E2, E4, E5).

- ermitteln Eigenschaften organ. Werkstoffe und erklären diese anhand der Struktur (E5).

1. Demonstration von Plastiktüte, PET-Flasche, Joghurtbecher, Schaumstoff, Elektrogerätgehäuse

2. Versuche: thermische u. a. Eigen-schaften von Kunststoffproben

3. Arbeitsblätter zu Thermoplast, Duroplast und Elastomer

Mögliches Demonstrationsex-periment: Schmelzen eines Jo-ghurtbechers mithilfe eines Heißluftföhns

Bau von Polymeren undKunststoffsynthesen

Reaktionsschritte der ra-dikalischen Polymerisati-on

Polykondensation :Polyester

Polyamide: Nylonfasern

- beschreiben und erläutern die Reaktions-schritte einer rad. Polymerisation (UF1, UF3).

- präsentieren die Herstellung ausgewählter organischer Produkte und Zwischenprodukte unter Verwendung geeigneter Skizzen oder Schemata.(K3).

- schätzen das Reaktionsverhalten organi-scher Verbindungen aus den Molekülstruktu-ren ab (u.a. I-Effekt, sterischer Effekt) (E3).

- erklären den Aufbau von Makromolekülen aus Monomer-Bausteinen und unterscheiden Kunststoffe aufgrund ihrer Synthese als Poly-merisate oder Polykondensate (u.a. Polyes-ter, Polyamide) (UF1, UF3).

- erläutern die Planung der Synthese aus-

4. Mögliche Schülerexperimente:

Polymerisation von Styrol

Polykondensation: Synthese einfa-cher Polyester aus Haushaltschemi-kalien, z.B. Polymilchsäure oder Po-lycitronensäure.

„Nylonseiltrick“

5. Schriftliche Überprüfung

Reaktionsschritte der radikali-schen Polymerisation können in Lernprogrammen erarbeitet werden (z.B. http://chemie-lernprogramme.de)

gewählter organischer Verbindungen im nie-der- als auch im makromolekularen Bereich (E4).

KunststoffverarbeitungSpritzgießenExtrusionsblasformenFasern spinnen

- recherchieren zur Herstellung, Verwendung und Geschichte ausgewählter organischer Verbindungen und stellen die Ergebnisse ad-ressatengerecht vor (K2, K3).

6. Filme und Animationen zu den Verarbeitungsprozessen, z.B. aus derSendung mit der Maus

Internetrecherche zu Verarbei-tungsverfahren und der.Ge-schichte ausgewählter Kunst-stoffe möglich

Maßgeschneiderte Kunststoffez.B.: SAN: Styrol- Acrylnitril- Copolymerisate,Cyclodextrine,Superabsorber

- verknüpfen Reaktionen zu Reaktionsfolgen und Reaktionswegen zur gezielten Herstel-lung eines erwünschten Produktes (UF2, UF4).

- verwenden geeignete graphische Darstel-lungen bei der Erläuterung von Reaktionswe-gen und Reaktionsfolgen (K1, K3).

- demonstrieren an ausgewählten Beispielen mit geeigneten Schemata den Aufbau und dieFunktion „maßgeschneiderter“ Moleküle (K3).

7. Recherche: Syntheseweg zur Her-stellung von SAN aus Basis-chemika-lien

Modifikation der Werkstoffeigenschaf-ten von Polystyrol durch Copolymeri-sation mit Acrylnitril

8. Flussdiagramme zur Veranschau-lichung von Reaktionswegen

Als Beispiel für maßgeschnei-derte Kunststoffe eignen sich Copolymerisate des Polysty-rols, z.B. SAN.Hier können aktuelle Themen gewählt werden.

Kunststoffverwertungstoffliche Verwertungrohstoffliche Verwertungenergetische Verwertung

Ökonomische und ökolo-gische Aspekte zum Ein-satz von Einweggeschirr


- diskutieren Wege zur Herstellung aus-gewählter Alltagsprodukte (u.a. Kunststoffe) bzw. industrieller Zwischenprodukte aus öko-nomischer und ökologischer Perspektive (B1,B2, B3).

- beurteilen Nutzen und Risiken ausgewählterProdukte der organischen Chemie unter vor-gegebenen Fragestellungen (B4).

9. Schülerversuch: Herstellung von Stärkefolien

Fächerübergreifender Aspekt:Plastikmüll verschmutzt die Meere

Einsatz von Filmen zur Visuali-sierung der Verwertungspro-zesse

Diagnose von Schülerkonzepten: Schriftliche Überprüfung zum Eingang, Präsentationen Leistungsbewertung: Präsentationen (Referate, Poster), schriftliche Übung, Anteil an Gruppenarbeiten

Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben VIIIKontext: Bunte Kleidung Schwerpunkte: Organische Verbindungen und ReaktionswegeFarbstoffe und FarbigkeitZeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: UF1, UF3, E6, E7, K3 und B4 Basiskonzept: Struktur – Eigenschaft, Energie


Mögliche Lehrmittel/ Materialien/ Methoden

Absprachen

Farbige Textilien

Farbigkeit und LichtAbsorptionsspektrumFarbe und Struktur

- erläutern Zusammenhänge zwischen Lich-tabsorption und Farbigkeit (K3).

- werten Absorptionsspektren fotometrischer Messungen aus und interpretieren die Ergeb-nisse (E5).

1. Bilder: Textilfarben2. Erarbeitung: Licht und Farbe, Fachbegriffe3. Experiment: Fotometrie und Ab-sorptionsspektren4. Arbeitsblatt: Molekülstrukturen von farbigen organischen Stoffen im Vergleich

Prisma aus Physiksammlung, Gerät zur additiven und sub-traktiven Farbmischung in Ch-Sammlung, Einsatz des Foto-meters möglich zum Aufneh-men der Spektren verschiede-ner Farbstoffe und Indikatoren aus der Sammlung

Benzolring

Struktur des BenzolsAromatisches SystemReaktionen des BenzolsElektrophile Substitution

- beschreiben Struktur und Bindungsverhält-nisse aromatischer Verbindungen mit meso-meren Grenzstrukturen und erläutern Gren-zen dieses Modells (E6, E7).

- erklären die elektrophile Erstsubstitution am Benzol und deren Bedeutung als Beleg für das Vorliegen eines aromatischen Systems (UF1, UF3).

5. Film: Das Traummolekül - August Kekulé und der Benzolring (FWU)6. Molekülbaukasten: Ermittlung möglicher Strukturen für Dibromben-zol7. Erarbeitung: elektrophile Substi-tution am Benzol 8. Arbeitsblatt: Vergleich elektrophi-le Substitution mit elektrophiler Ad-dition

Demonstrationsmodell Benzol,Orbitalmodell bei interessiertenKursen möglicherweise vor-stellen

Vom Benzol zum Azo-farbstoff

Farbige Derivate des BenzolsKonjugierte Doppelbin-dungenDonator-/ Akzeptorgrup-penMesomerieAzogruppe

- erklären die Farbigkeit von vorgegebenen Stoffen (u.a. Azofarbstoffe) durch Lichtab-sorption und erläutern den Zusammenhang zwischen Farbigkeit und Molekülstruktur mit-hilfe des Mesomeriemodells (mesomere Grenzstrukturen, Donator-/Akzeptorgruppen, Substituenten) (UF1, E6).

- erklären vergleichend die Struktur und de-ren Einfluss auf die Farbigkeit organischer Farbstoffe (u.a. Azofarbstoffe) (E6).

9 Lehrerinfo: Farbigkeit durch Sub-stituenten, Einfluss von Donator-/ Ak-zeptorgruppen, konjugierten Doppel-bindungen

10. Erarbeitung: Struktur der Azo-farbstoffe

11. Arbeitsblatt: Zuordnung von Struktur und Farbe verschiedener Azofarbstoffe

Ostereierfarben, Verpackun-gen von Lebensmitteln mit Azofarbstoffen in der Samm-lung

Welche Farbe für wel-chen Stoff?

ausgewählte Textilfasernbedeutsame Textilfarb-stoffeWechselwirkung zwi-schen Faser und Farb-stoffVor- und Nachteile bei Herstellung und Anwen-dung

- erklären Stoffeigenschaften mit zwischen-molekularen Wechselwirkungen (u.a. Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasser-stoffbrücken) (UF3, UF4).



12. Lehrerinfo: Textilfasern

13. Arbeitsteilige Gruppenarbeit:Färben von Textilien, z.B. mit Indigo und einem Azofarbstoff

Rückgriff auf die Kunststoff-chemie (z.B. Polyester)Möglichkeit zum Wiederholen und Vertiefen: pH-Wert und der Einfluss auf die Farbezwischenmolekulare Wechsel-wirkungenHerstellung und Verarbeitung von Kunststoffen

Diagnose von Schülerkonzepten: Trainingsblatt zu ReaktionsschrittenLeistungsbewertung: Klausur, Präsentation der Gruppenergebnisse

Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben IKontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten Inhaltliche Schwerpunkte: Eigenschaften und Struktur, Konzentrations-bestimmung, Titrationsmethoden im VergleichZeitbedarf: ca. 36 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen:UF1, UF3, E3, E4, E5, K1, B2Basiskonzepte: Struktur-Eigenschaft, Donator-Akzeptor, Energie

Inhalte KompetenzerwartungenDie Schülerinnen und Schüler …

Mögliche Lehrmittel/ Materialien/Methoden

Absprachen

Säuren in Alltagspro-dukten

Säuregehalt verschie-dener Lebensmittel:

IndikatorenNeutralisationTitrationBerechnungen

Funktioneller Säure-Base-Begriff

- identifizieren Säuren und Basen in Produk-ten des Alltags mit Hilfe des Säure-Base-Kon-zepts von Brönsted (UF1, UF3).

- beurteilen den Einsatz, die Wirksamkeit unddas Gefahrenpotenzial von Säuren und Ba-sen in Alltagsprodukten (B1, B2).

- planen Experimente zur Bestimmung der Konzentration (E1, E3).

- erläutern das Verfahren einer Säure-Base-Titration mit Endpunktbestimmung über einenIndikator, führen diese zielgerichtet durch undwerten sie aus (E3, E4, E5).

- nutzen chemiespezifische Tabellen und Nachschlagewerke zur Auswahl eines geeig-neten Indikators für eine Titration mit End-punktsbestimmung (K2).

- identifizieren Säuren und Basen in Produk-ten des Alltags mit dem Brönsted-Konzept (UF1, UF3).

- zeigen an Protolysereaktionen auf, wie sich der Säure-Base-Begriff durch das Konzept von Brönsted verändert hat (K1, K3).

1. Demonstration von säurehaltigenStoffen aus dem Haushalt (z.B. Es-sigessenz, Sauerkraut, Milch, Aceto Balsamico, Wein, Fliesenreiniger mit HCl)

2. Fragen und Vorschläge zu Un-tersuchungen durch die SuS

3. Gruppenarbeit zur Wiederholung

4. Sch.versuch Titration mit End-punktbestimmung

5. Schulbuch/Arbeitsblatt: Übungsaufgaben zu Konzentrations-berechnungen

6. Sch.versuch: Untersuchung von Natriumacetat-Lösung mit Bromthy-molblau

7. Schulbuch/Arbeitsblatt: Säure-Base-Theorie nach Brönsted, Übungsaufgaben zu konjugierten Säure-Base-Paaren

Sicherheitshinweise: Gefahr-stoffsymbol auf der Essiges-senzflasche fehlt, Lebensmittelwerden anders ettikettiert als Chemikalien.

Ev. Test zur Eingangsdiagnose

Vorwissen zur Stoffmengen-konzentration, Neutralisation, Indikatoren aktiviert durch Lernaufgaben (z.B. bei www.-bildungsserver.de/elixier/)

Hier können noch andere Salz-lösungen untersucht werden.

Ev. L.versuch oder Animation: Schwefelsäure auf Kochsalz geben, entstehendes HCl-Gas in Wasser leiten und die geän-derte Leitfähigkeit messen.

pH-Wert

Autoprotolyse d. WassersIonenproduktpH- und pOH-Wert

Stärke von Säuren und Basen

KS- und pKS-WerteKB- und pKB-Werte

Titrationen

pH-metrische Titrationen von starken und

- erklären die Reaktionswärme bei der Neutralisation mit der zugrundeliegenden Protolyse (E3, E6).

- erklären das Phänomen der elektrischen Leitfähigkeit in wässrigen Lösungen mit dem Vorliegen frei beweglicher Ionen (E6).

- interpretieren Protolysen als Gleich-gewichtsreaktionen und beschreiben das Gleichgewicht mit dem KS-Wert (UF2, UF3).

- erläutern die Autoprotolyse und das Ionen-produkt des Wassers (UF1).

- berechnen pH-Werte wässriger Lösungen starker Säuren und Basen (Hydroxide) (UF2).

- klassifizieren Säuren und Basen mit KS-,KB-, pKS- und pKB-Werten (UF3).

- berechnen pH-Werte wässriger Lösungen einprotoniger schwacher Säuren und Basen mit dem Massenwirkungsgesetz (UF2).

- machen Vorhersagen zu Säure-Base-Reak-tionen anhand von KS- und KB-Werten und von pKS- und pKB-Werten (E3).

- erklären mit Reaktionsgleichungen den Un-terschied zwischen einer schwachen und starken Säure bzw. Base unter Einbeziehen des Gleichgewichtskonzepts (K3).

- dokumentieren die Ergebnisse einer Leitfä-higkeitstitration und einer pH-metrischen Ti-tration mit graphischen Darstellungen (K1).

8. L.versuch: Neutralisation von Es-sigsäurelösung mit Acetaten mit Messung der Neutralisationswärme

9. Sch.versuch: Messung der Leit-fähigkeit und des pH-Werts von Wasserproben

10. L.vortrag: Autoprotolyse des Wassers erläutern und Ionenprodukt des Wassers herleiten

11. Schulbuch/Arbeitsblatt: Übungsaufgaben zum Ionenprodukt

12. Sch.versuch: pH-Wert-Bestim-mung bei Verdünnungsreihen von Lösungen einer starken und einer schwachen Säure (z.B. Salzsäure- und Essigsäurelösungen)

13. Partnerarbeit: pH-Wert-Berech-nungen für starke und schwache Säuren

14. Lerntempoduett als arbeitstei-lige Partnerarbeit: Herleiten der Ba-senkonstante KB und Vermutungen der pH-Werte von Salzlösungen an-hand der Tabellen mit pKS- und pKB-Werten, Bestätigungsexperiment

15. Sch.versuch: pH-metrische Ti-tration von starken und schwachen Säuren

16. Unterrichtsgespräch: Interpre-

Rechnen mit Logarithmen, Konzentrationen von Oxonium-ionen in Dezimal-, Potenz- undlogarith. Schreibweise ange-ben, dabei einen Taschenrech-ner verwenden

Hilfe bei der Herleitung des Io-nenprodukts: www.chemgape-dia.de

Wiederholung des MWG, z.B. als vorbereitende Hausaufga-be, Ableitung von KS durch An-wenden des MWG auf die Pro-tolysegleichgewichte

Haushaltschemikalien, z.B. Fliesenreiniger und Essig-sor-ten

Binnendifferenzierte Aufgaben zum Üben und Anwenden

z.B. Salzsäure- und Essigsäu-relösung

vgl. www.kappenberg.com/

schwachen SäurenAuswertung von Titrationskurven

Leitfähigkeitstitration

bei verschiedenen starken und schwachen Säuren und Basen

Vergleich mit pH-metrischer Titration

Säure-/ Basengehalt verschiedener Haushaltsprodukte

- beschreiben eine pH-metrische Titration, in-terpretieren charakteristische Punkte der Ti-trationskurve (u.a. Äquivalenz-, Halbäquiva-lenzpunkt) und erklären den Verlauf mit dem Protolysekonzept (E5).

- beschreiben und erläutern Titrationskurven starker und schwacher Säuren (K3).

- erläutern die unterschiedlichen Leitfähigkei-ten von sauren und alkalischen Lösungen so-wie von Salzlösungen gleicher Stoffmengen-konzentration (E6).

- beschreiben die Leitfähigkeitstitration (als Messgröße genügt die Stromstärke) zur Kon-zentrationsbestimmung (E2, E4, E5).

- vergleichen unterschiedliche Titrationsme-thoden (E1, E4), bewerten eigene Analyseer-gebnisse (u.a. Fehlerquellen) (E4, E5).

- recherchieren zu Alltagsprodukten (K2, K4).

- beurteilen Einsatz, Wirksamkeit und Gefah-ren von Säuren und Basen im Alltag (B1, B2).

- bewerten die Qualität von Produkten (B1).

tation der Titrationskurven verschie-dener Säuren

17. Gruppenpuzzle zum Erweitern und Vertiefen

18. Sch.versuch: konduktometri-sche Titration von Aceto Balsamico (oder anderer wässriger Lösungen)

19. Gruppenarbeit: graphische Dar-stellung und Auswertung

20. Lernaufgabe: Vergleich zwi-schen pH-metrischer und Leitfähig-keitstitration

21. arbeitsteilige Versuche, Vorträ-ge, Concept-Map: Analyse eines Lebensmittels, eines Stoffes aus dem Alltag

www.hamm-chemie.dewww.u-helmich.de/che/

Der Begriff „Puffer“ kann einge-führt werden, die Henderson-Hasselbalch-Gleichung ist nicht gefordert.

vereinfacht: Messung der Stromstärke gegen das Volu-men

Ionenbeweglichkeit berücksich-tigen

ev. Einsatz von Material von Petermann, Friedrich, Barke: PdNCh 3 (2011) 60, S. 10 - 15

z.B. Phosphorsäure in Cola, Gesamtsäuren in Sauerkraut (Milch- und Ascorbinsäure); Werbetexte untersuchen oder Leserbriefe verfassen

Diagnose von Schülerkonzepten: Protokolle, schriftliche ÜbungLeistungsbewertung: Klausur, Präsentation der Gruppenergebnisse, Facharbeit

Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben IIKontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon Inhaltliche Schwerpunkte: Mobile EnergiequellenZeitbedarf: ca. 30 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen:UF1, UF3, E1, E2, E4, K2, B1Basiskonzepte: Donator-Akzeptor, Energie, chemisches Gleichgew.



Absprachen

Elektrochemische Ener-giequellen

Aufbau einer Batterie

Elektronenfluss in einerBatterie

Redoxreihe der MetallePrinzip galvanischer Zellen (u.a. Daniell-Element)

Elektrochemische Spannungsreihe

Standardwasserstoffelek-trode

- dokumentieren Versuche zum Aufbau galva-nischer Zellen und Elektrolysezellen (K1).

- stellen Oxidation und Reduktion als Teil-reaktionen und die Redoxreaktion als Ge-samtrekation dar, beschreiben und erläutern die Reaktionen (K3).

- erweitern die Vorstellung von Redoxreaktio-nen, indem sie Oxidationen/Reduktionen auf der Teilchenebene als Elektronen-Donator-Akzeptor-Reaktionen interpretieren (E6, E7).

- entwickeln Hypothesen zum Auftreten von Redoxreaktionen zwischen Metallen/Metall-ionen und Nichtmetallen/Nichtmetallionen(E3)

- erklären den Aufbau und die Funktionsweiseeiner galvanischen Zelle (UF1, UF3).

- planen Versuche zum Aufbau galvanischer Zellen, ziehen Schlüsse aus den Messergeb-nissen und leiten daraus eine Spannungsrei-he ab (E1, E2, E4, E5).

- entwickeln aus vorgegebenen Materialien galvanische Zellen und sagen die erwartete

1. Demonstration: Batterien und Akkumulatoren zur Anschauung

2. Skizze des Aufbaus: einfache Handskizze mit Beschriftung

3. Sch.versuche: Reaktionen ver-schiedener Metalle und Salzlösun-gen

4. Lernaufgabe: z.B. Recycling von Silbersalzen, welches Metall eignet sich als Reduktionsmittel?

5. Sch.versuche: Aufbau und Funk-tion des Daniell-Elements

Messen der Spannung zwischen verschiedenen Metallelektroden, die gemeinsam im Wasserbehälter ste-hen

6. Versuch: galvanische Zellen aus „Metallhalbzellen“ und „Nichtmetall-

Die Objekte können der Sammeltonne im Foyer entnom-men oder mitgebracht werden.

Wiederholen: erweiterter Re-doxbegriff, Redoxreaktionen als Elektronenübertragungs-reaktio-nen

Animationen zu galvanischen Elementen: www.chemie-inter-aktiv.net

mit geteilten Petrischalen und Salzbrücke oder U-Rohren

Elektrochemische Doppel-schicht und Elektronendruck thematisieren.

z.B. Zn/Zn2+//I-/I2/Graphit

Konzentrationszellen

Nernst-Gleichung

Zink-Luft-Zelle

Elektrolyse

Spannung unter Standardbedingungen vor-aus (E1, E3).

- beschreiben den Aufbau einer Standard-Wasserstoff-Halbzelle (UF1).

- berechnen Potenzialdifferenzen mit Standardelektrodenpotenzialen und schlie-ßen auf die möglichen Redoxreaktionen (UF2, UF3).

- planen Versuche zur quantitativen Bestim-mung einer Metallionen-Konzentration mithil-fe der Nernst-Gleichung (E4).

- werten Daten elektrochemischer Untersu-chungen mithilfe der Nernst-Gleichung und der Farady-Gesetze aus (E5).

- berechnen Potenziale und Potenzialdifferen-zen mit der Nernst-Gleichung und ermitteln Ionenkonzentrationen (UF2).

- erklären Aufbau und Funktion elektrochemi-scher Spannungsquellen aus Alltag und Tech-nik mithilfe grundlegender Aspekte galvani-scher Zellen (Pole, Redoxreaktion, Trennung der Halbzellen (UF4).

- beschreiben und erläutern Vorgänge bei ei-ner Elektrolyse (u.a. von Elektrolyten in wäss-rigen Lösungen) (UF1, UF3).

- deuten die Reaktionen einer Elektrolyse als Umkehr der Reaktionen eines galvanischen Elements (UF4).

- erläutern die Umwandlung von chemischer

halbzellen“, Einordnen der Nichtme-talle in die Spannungsreihe

7. L.versuch / Arbeitsblatt: Aufbau einer Standardwasserstoffelektrode, Bedeutung als Bezugshalbelement, Übungen zu Voraussagen über den Ablauf chemischer Reaktionen mit-hilfe der Standardpotenziale

8. Versuch: Silber/Silberionen-Kon-zentrationszelle

9. Unterrichtsgespräch: Ableitung der Nernst-Gleichung

10. Übungsaufgaben: Berechnung von Zellspannungen und Konzentra-tionen mit der Nernst-Gleichung

11. Demonstration: Knopfzelle für Hörgeräte

12. Sch.versuch: Modellexperiment einer Zink-Luft-Zelle

13. Infotext: Bedeutung von Akkus für das Stromnetz zum Ausgleich von Spannungsschwankungen

14. Sch.versuch: Laden und Entla-den eines Zink-Luft-AkkusVergleich galvanische Zelle, Elektro-lysezelle

z.B. Pt/H2/H+//Cu2+/Cu

Hinführender Versuch zur Kon-zentrationsabhängigkeit mög-lich, z.B. Zink/gesättigte Zinksul-fatlösung

Modellexperiment in: CHEM-KON 2014, 21, Nr.2, S. 65 - 71

Bezug zu regenerativen Strom-quellen (Wind, Sonne)

Batterien und Akkumulatoren im Alltag

in elektrische Energie und umgekehrt (E6).

- analysieren und vergleichen galvanische Zellen bzw. Elektrolysen unter energetischen und stofflichen Aspekten (E1, E5).

- erklären Aufbau und Funktion elektrochemi-scher Spannungsquellen aus Alltag und Tech-nik mithilfe grundlegender Aspekte galvani-scher Zellen (Pole, Redoxreaktion, Trennung der Halbzellen (UF4).

- recherchieren Informationen zum Aufbau mobiler Energiequellen und präsentieren mit Skizzen die Funktionen wesentlicher Teile so-wie Lade- und Entladevorgänge (K2, K3).

- argumentieren fachlich korrekt und folge-richtig über Vor- und Nachteile unterschiedli-cher mobiler Energiequellen (K4).

- vergleichen und bewerten elektrochemischeEnergiequellen (u.a. Wasserstoff-Brennstoff-zelle, Alkaline-Zelle) (B1).

15. Arbeitsteilige Gruppenarbeit mit Präsentation: Recherche, selbstständiges Erarbeiten der Be-deutung, des Aufbaus und der Re-doxreaktionen von mobilen Span-nungsquellen

16. Concept Map mit Begriffen er-stellen

Alkaline-Batterie (Pflicht)Lithium-Ionen-AkkuNickel-Metallhydrid-AkkuZink-Silberoxid-KnopfzelleRedox-Flow-Akkus

Präsentation als „Wiki“, Portfoliooder Poster (mit Museumsgang)

Diagnose von Schülerkonzepten: Protokolle, Mind Map, schriftliche ÜbungLeistungsbewertung: Klausur, Präsentation zu mobilen Energiequellen, Lernaufgaben, Facharbeit

Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben IIIKontext: Elektroautos – Fortbewegung mithilfe elektrochemischer Prozesse Inhaltliche Schwerpunkte: Mobile Energiequellen, elektrochemischeGewinnung von Stoffen, quantitative Aspekte elektrochemischer ProzesseZeitbedarf: ca. 22 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen:UF2, UF4, E1, E5, K2, K4, B1, B4Basiskonzepte: Donator-Akzeptor, Energie



Absprachen

Autos, die nicht mitBenzin fahren

Akkumulatoren

- erklären Aufbau und Funktion elektrochemi-scher Spannungsquellen (Batterie, Akkumula-tor, Brennstoffzelle) unter Zuhilfenahme grundlegenden Aspekte galvanischer Zellen (u.a. Zuordnung der Pole, elektrochemische Redoxreaktion, Trennung der Halbzellen) (UF4).


- stellen Oxidation und Reduktion als Teilre-aktionen und die Redoxreaktion als Gesamt-reaktion übersichtlich dar und beschreiben und erläutern die Reaktionen fachsprachlich korrekt (K3).

- recherchieren Informationen zum Aufbau mobiler Energiequellen und präsentieren mit-hilfe adressatengerechter Skizzen die Funkti-on wesentlicher Teile sowie Lade- und Entla-devorgänge (K2, K3).

1. Bilder/Texte zu ElektromobilenStromversorgung mit Akkumulatorenbzw. mit Brennstoffzellen

2. Schema des Bleiakkumulators

3. Lehrerversuch: Entladen/Laden eines Bleiakkumulators

4. Schulbuch/Schüler-KurzvortragLaden/Entladen d. Bleiakkumulators

5. Recherche zum Lithium-Ionen-Akkumulator: schematischer Aufbau,Prinzip der Reaktionsabläufe beim Laden und Entladen in Partnerar-beit im Internet oder mit Materialien

6. Diskussion der Vorzüge und Nachteile des Blei-und des Lithium-Ionen-Akkumulators für Elektroautos

Internetrecherche oder vorge-gebene Materialien

Beschreibung, Vermutungen über die Funktion der Teile,Wiederholung der Begriffe: An-ode, Kathode, galvanisches Element, Redoxreaktion; Elek-trolyse

Sicherung z.B. durch eine Skizze zum Aufbau des Akku-mulators, Reaktionsgleichun-gen und einen eigenständig verfassten Kurztext

Brennstoffzelle - erläutern den Aufbau und die Funktionswei-se einer Wasserstoff-Brennstoffzelle (UF1, UF3).

- erläutern die Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie und deren Um-kehrung (E6).

7. Schülervortrag mit Demonstra-tionsexperiment und HandoutWasserstoff-Sauerstoff-Brennstoff-zelleAufbau und Reaktionsabläufe

Reihen- und Parallelschaltung wiederholen,Anforderung eines Elektro-mobils, elektrische Energie, elektrische Leistung, Span-nung eines Brennstoffzellen-Stapels (Stacks)


- recherchieren Informationen zum Aufbau mobiler Energiequellen und präsentieren mit Skizzen die Funktion wesentlicher Teile sowieLade- und Entladevorgänge (K2, K3).

8. Lehrerinformationen zum Unter-schied Energiespeicher/-wandlerVergleich Akkumulator und Brenn-stoffzelle

Woher bekommt das Brennstoffzellen-Auto den Wasserstoff, seinenBrennstoff?

Quantitative ElektrolyseZersetzungsspannungFaraday-GesetzeEnergieträger Wasser-stoff

- beschreiben und erläutern Vorgänge bei ei-ner Elektrolyse (UF1, UF3).

- deuten die Elektrolyse als Umkehr des gal-vanischen Elements (UF 4).

- erläutern die bei der Elektrolyse notwendige Zersetzungsspannung unter Berücksichtigungder Überspannung (UF2).

- schließen aus experimentellen Daten auf elektrochemische Gesetzmäßigkeiten (E6).

- erläutern und berechnen mit den Faraday-Gesetzen Stoff- und Energieumsätze (UF2).

- werten Daten elektrochemischer Untersu-chungen mithilfe der Nernst-Gleichung und der Faraday-Gesetze aus (E5).

- dokumentieren Versuche zum Aufbau von galvanischen und Elektrolysezellen (K1).

9.Versuch Elektrolyse von angesäu-ertem Wasser

Aufnahme einer Stromstärke-Span-nungskurve, Grafische Ermittlung der Zersetzungsspannung

10. Hypothesenbildung, Versuchs-planung, Sch.versuch zur Untersu-chung der Elektrolyse in Ab-hängigkeit von Stromstärke und Zeit.n I*t

11. L.versuch: Quantitative Kupfer-abscheidung aus einer Kupfer(II)-sulfat-Lösung zur Bestimmung der Faraday-Konstante

12. Lehrervortrag: Faraday-Geset-ze

13. Übungen: Aufgaben zu den Fa-raday-Gesetzen in Einzel- und Part-nerarbeit

L.versuch mit Hofmannschem Zersetzungsapparat oder Sch.-versuche mit 9-Volt-Batterien

Anlage einer übersichtlichen Wertetabelle, grafische Aus-wertung, Schüler- oder Lehrer-experiment

Antrieb eines Kraftfahr-zeugs heute und in der Zukunft

Energiegewinnung und

- argumentieren fachlich korrekt und folge-richtig über Vorzüge und Nachteile unter-schiedlicher mobiler Energiequellen und wäh-len dazu Informationen aus (K4).

14. Diskussion Woher sollte der elektrische Strom zum Laden eines Akkumulators und zur Gewinnung des Wasserstoffs kommen?

aktuelle Artikel aus Zeitungen und dem Internet

Energiespeicherung im Vergleich

- erläutern und beurteilen die elektrolytische Gewinnung eines Stoffes aus ökonomischer und ökologischer Sicht (B1, B3).

- vergleichen und bewerten innovative und herkömmliche elektrochemische Energiequel-len (u.a. Wasserstoff-Brennstoffzelle, Alka-line-Zelle) (B1).

- diskutieren die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der Gewinnung, Speicherung und Nutzung elektrischer Energie (B4).

- diskutieren Möglichkeiten der elektrochemi-schen Energiespeicherung für die zukünftige Energieversorgung (B4).

15. Vergleich von Benzin, Diesel, Erdgas, Akkumulatoren und Brenn-stoffzellen zum Antrieb eines Kraft-fahrzeugs: ökologische und ökono-mische Aspekte, Energiewirkungs-grad

Diagnose von Schülerkonzepten: Umgang mit Größengleichungen analysieren und korrigierenLeistungsbewertung: Mitwirkung bei der Versuchsplanung, sorgfältige Auswertung der Experimente, Schülervortrag, Anteil an Gruppenarbeit

Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben IV

Kontext: Entstehung von Korrosion und Schutzmaßnahmen Inhaltliche Schwerpunkte: Korrosion und KorrosionsschutzZeitbedarf: ca. 10 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen:UF3, E6, K2, B2,Basiskonzepte: Donator-Akzeptor, chemisches Gleichgewicht



Absprachen

Korrosion vernichtet Werte

Merkmale der KorrosionKosten von Korrosions-schäden

- recherchieren Beispiele für elektrochemi-sche Korrosion, referieren über Korrosions-schutz (K2, K3).

- diskutieren ökologische Aspekte und wirt-schaftliche Schäden, die durch Korrosion ent-stehen (B2).

1. Abbildungen/Materialproben korrodierter Gegenstände, Samm-lung von Kenntnissen zur Korrosion

2. Recherche zu Kosten durch Kor-rosionsschäden

Mind-MapInternetrecherche oder Auswer-tung vorgegebener Materialien (hier können SuS Material mit-bringen)

Ursachen von Korrosi-on

LokalelementRosten von Eisen- Sauerstoffkorrosion- Säurekorrosion


- erweitern die Vorstellung von Redoxreaktio-nen, indem sie diese als Elektronen-Donator-Akzeptor-Reaktionen ansehen (E6,7).

3. Schülerversuchezur elektrochemischen Korrosion und zu Bedingungen, die das Ros-ten fördern

Selbstständige Auswahl der Experimente z.B. aus dem Schulbuch

Vertiefen der Inhalte und Be-griffe: Anode, Kathode, galvani-sches Element, Redoxreaktion

Schutzmaßnahmen

Galvanisierenkathodischer Korrosions-schutz


- bewerten für konkrete Situationen aus-gewählte Methoden des Korrosionsschutzes bezüglich ihres Aufwandes und Nutzens (B3, B2).

4. Versuch: Verkupfern oder Verzin-ken eines Gegenstandes

5. Bilder oder Filmsequenz zum Verzinken einer Autokarosserie durch Galvanisieren und Feuerver-zinken

6. Kurzreferate: Korrosionsschutz-maßnahmen durch Kurzreferate

Anode aus Kupfer bzw. Zink zur Verdeutlichung der Teilnah-me der Anode an einer Elektro-lyse; selbstständige Auswer-tung des Experimentes mit dem Schulbuch

Diagnose von Schülerkonzepten: Alltagsvorstellungen zur KorrosionLeistungsbewertung: Durchführung von Experimenten, Auswertung der Experimente, Kurzreferate, Klausuren/Facharbeiten

Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben VKontext: Biodiesel als Alternative zu Diesel als Mineralöl Inhaltliche Schwerpunkte: Organische Verbindungen und Reaktionswe-ge, ReaktionsabläufeZeitbedarf: ca. 28 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen:UF4, K2, K3, B1, B2, B3Basiskonzepte: Struktur-Eigenschaft, Donator-Akzeptor, chem. GW



Absprachen

Fahrspaß ohne Erdöl?

Konventionelle KraftstoffeAlternative Kraftstoffe

Herstellung v. Biodiesel

Veresterung

Bewertung v. Biodiesel

- recherchieren zur Herstellung, Verwendung und Geschichte ausgewählter organischer Verbindungen und stellen die Ergebnisse adressatengerecht vor (K2, K3).

- beschreiben den Aufbau der Moleküle (u.a. Strukturisomerie) und die Eigenschaften von Vertretern der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester und ihre chemischen Reaktionen (UF1, UF3).


- erklären Reaktionsabläufe unter dem Gesichtspunkt der Produktausbeute und Reaktionsführung (UF4).

- erläutern und bewerten den Einsatz von Erdöl und nachwachsenden Rohstoffen für die Herstellung von Produkten (B3).

- diskutieren und bewerten Wege zur Herstel-lung ausgewählter Alltags- bzw. industrieller Zwischenprodukte aus ökonomischer und ökologischer Perspektive (B1, B2, B3).

1. Medienberichte zum Thema „Bioethanol als Treibstoff der Zukunft“

2. Erstellen eines Überblicks über konventionelle und alternative Kraft-stoffe, z.B. in Form eines Clusters

3. Information: Aufbau von Rapsöl als pflanzliches Fett und Umeste-rung mit Methanol

4. Versuch: Umesterung von Rapsölzu Rapsölmethylester

5. Recherche in wissenschaftlichen Publikationen, Vor- und Nachteile von Biodiesel im Wandel der Zeit

6. Verfassen eines Artikels: Ist der Einsatz von Biodiesel heute noch sinnvoll?

www.sueddeutsche.de

www.umweltbundesamt.deRecherche im Computerraum oder als Hausaufgabe

Wiederholung: Ester und che-misches Gleichgewicht

vgl. PdN-Chemie in der Schu-le, Jg. 2001, H.1, S. 8 - 10

z.B. Spektrum der Wissen-schaft

Gewinnung konventio-neller Kraftstoffe

fraktionierte DestillationAlkaneIsomerie

Super oder Super plus?Verbrennung v. AlkanenKlopffestigkeitOctanzahlKlopfschutzmittel

Alternative Kraftstoffe

Bioethanol

Alkohole aus Erdöl

Elektrophile Addition

Markownikow-Regel

Nucleophile Substitution

- erklären Stoffeigenschaften mit zwischenmolekularen Wechselwirkungen (u.a. Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasserstoffbrückenbin.) (UF3, UF4).


- formulieren Reaktionsschritte einer elektrophilen Addition und einer nucleophilen Substitution und erläutern diese (UF1).

- beschreiben und visualisieren mit Modellen den Verlauf chemischer Reaktionen in Teilschritten (K3).




- formulieren Reaktionsschritte einer elektrophilen Addition und einer nucleophilen Substitution und erläutern diese (UF1).

7. Film: Fraktionierte Destillation

8. L.versuch/Film: Crack-Verfahren

9. L.versuch/Film: Addition von Brom an die Doppelbindung von Al-kenen

10. Erarbeiten/Darstellen des Re-aktionsmechanismus’, z.B. als Stop-motion-Film

11. Animation: Funktionsweise ei-nes Ottomotors, Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, Kommentie-rung der Animation durch die SuS

12. Information: Bioethanol als Be-standteil von E10 und E85; Ausblick auf Biokraftstoffe erster und zweiter Generation

13. Elektrophile Addition, z.B. als Film: Hydratisierung von Ethen

14. Übung: Addition von Wasser an diverse Alkene, Regioselektivität bei nicht symmetrischen Alkenen

Problem: Benzinfraktion ist zu kleinWiederholung: Alkane, Alkene,Isomerie

Wiederholung: Nachweis von Doppelbindungen

Internetrecherche: Viertakt-Ottomotor, Wiederholung: Auf-stellen von Reaktionsgleichun-gen, CO2-Berechnungen

Wiederholung: Ethanolherstel-lung durch Gärung

Reaktionstypen anhand der verschiedenen Möglichkeiten d. Ethanolsynthese eingeführt

Markownikow-Regel mit Lernumgebung erschließbar:www.cup.uni-muenchen.de

Probleme bei Biokraftstoffen

Oxidationsreihe der Alkohole

Bedeutung der Kraft-stoffe für die Zukunft


- vergleichen ausgewählte organische Verbindungen und entwickeln Hypothesen zu deren Reaktionsverhalten aus den Molekülstrukturen (u.a. I-Effekt, M-Effekt, sterischer Effekt) (E3).

- analysieren und vergleichen die Reaktions-schritte unterschiedlicher Reaktionstypen (u.a. elektrophile Addition u. Substitution)(E6)


- erläutern und bewerten den Einsatz von Erdöl und nachwachsenden Rohstoffen für die Herstellung von Produkten (B3).

15. Erarbeitung der nucleophilen Substitution mit binnendifferenzie-renden Materialien: Bromethan und Kalilauge reagieren u.a. zu Ethanol

16. Selbstständige Erarbeitung der Eliminierung als Umkehrung der elektrophilen Addition: Dehydrati-sierung von Alkoholen

17. Reaktionsstern zu den Möglich-keiten der Ethanolherstellung

18. Erarbeitung: Erhöhte Aldehyde-mission bei Alkoholkraftstoffen durchunvollständige Verbrennung von Ethanol im Motor

19. Diskussion: Bewertung der ver-schiedenen Kraftstoffe nach ökono-mischen, ökologischen, technischen und gesellschaftlichen Aspekten

Modelle, Strukturlegetechnik mit Kärtchen

Rolle des Katalysators im Hin-blick auf eine vollständige Oxi-dation

Ev. Ausblick auf Antriebskon-zepte mit Strom oder Wasser-stoff

Diagnose von Schülerkonzepten: Ester und chemisches Gleichgewicht, Oxidationsreihe der AlkoholeLeistungsbewertung: Cluster, Artikel, Film, Protokolle, Reaktionsstern, Präsentation, schriftliche Übung zu Markownikow, Klausur/Facharbeit

Q2 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben VIKontext: Maßgeschneiderte Kunststoffe – nicht nur für Autos Inhaltliche Schwerpunkte: Organische Verbindungen und Reaktionswe-ge, Reaktionsabläufe, organische WerkstoffeZeitbedarf: ca. 34 Std. à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: UF1, UF3, E4, E5, E7, K3, B3 Basiskonzepte: Struktur – Eigenschaft, Donator-Akzeptor


mögliche Lehrmittel/ Materialien/ Methoden

Absprachen

Die Vielfalt der Kunst-stoffe im AutoDefinition der Begriffe Kunststoff, Makromolekül,Polymer und Monomer

Eigenschaften u. Verwen-dung von Kunststoffen

1. Demonstration von Kunststoff-teilen eines Autos: z.B. Blinker, Sicherheitsgurt, Keilriemenrolle, Sitz-bezug

2. Eingangstest: intermolekulare Wechselwirkungen, funktionelle Gruppen.

Mind map: Kunststoffe im Auto (Hagemann-Folien „Chemie amAuto“ in der Sammlung vorhan-den)Materialien zur individuellen Wiederholung der Lerninhalte werden im Verlauf des Unter-richts bereitgestellt.

Transparentes Plexiglas (PMMA):Radikal. Polymerisation

Fasern aus PET: Aufbau von Polyestern Polykondensation (ohne Mechanismus)FaserstrukturSchmelzspinnverfahren

Hitzebeständige Kunst-stoffe:Hitzebeständigkeit und Molekülstruktur der Duro-mere, Elastomere und Thermoplaste

NylonfasernAufbau von Nylon Polyamide

- beschreiben und erläutern die Reaktions-schritte einer radikalischen Polymerisation (UF1, UF3).

- erläutern die Planung einer Synthese aus-gewählter organischer Verbindungen sowohl im niedermolekularen als auch im makromo-lekularen Bereich (E3).

- beschreiben und visualisieren den Verlauf ausgewählter chemischer Reaktionen in Teil-schritten (K3).

- vergleichen ausgewählte organische Verbin-dungen und entwickeln Hypothesen zu deren Reaktionsverhalten aus den Molekülstruktu-ren (u.a. I-Effekt, M-Effekt, sterischer Effekt) (E3).

- untersuchen Kunststoffe auf ihre Eigen-schaften, planen dafür zielgerichtete Experi-mente (u.a. zum thermischen Verhalten), füh-

3. Schülerversuche (als Lernzirkel möglich):

Herstellung einer PMMA Scheibe durch radikalische Polymerisation

Herstellung einer Polyesterfaser mit einer Heißklebepistole

Thermische Eigenschaften von Du-romeren, Elastomeren und Thermo-plasten

Nylonherstellung, Nylonseiltrick

Die radikalische Polymerisationkann in Lernprogrammen erar-beitet werden.Materialien zur individuellen Wiederholung:Alkene, elektrophile Addition

Alkanole, Carbonsäuren, Ester,Veresterung und Verseifung, intermolekulare Wechselwir-kungen

Alkanole, Carbonsäuren, Ester,Veresterung und Verseifung

Systematisierung

ren diese durch und werten sie aus (E1, E2, E4, E5).

- ermitteln Eigenschaften von organischen Werkstoffen und erklären diese anhand der Struktur (E5).

- erklären den Aufbau von Makromolekülen aus Monomer-Bausteinen und unterscheiden Kunststoffe aufgrund ihrer Synthese als Poly-merisate oder Polykondensate (u.a. Polyes-ter, Polyamide, Polycarbonate) (UF1,3).

- erläutern die Eigenschaften von Polymeren aufgrund der molekularen Strukturen (u.a. Kettenlänge, Vernetzungsgrad) und erklären ihre praktische Verwendung (UF3, UF4).

4. Protokolle

5. Arbeitsblätter zur Zusammenfas-sung der Stoffklassen und Reakti-onstypen

KunststoffverarbeitungExtrudierenSpritzgießenExtrusionsblasformenFasern spinnen

Geschichte d. Kunststoffe


6. Präsentationen der SuS z.B. als Referat, Poster, Museumsgang oder WIKI

7. Filmen/Animationen zu den Ver-arbeitungsprozessen

Mögliche Themen:VerarbeitungsverfahrenHistorische Kunststoffe

Reaktionsweg zur Her-stellung von Polycarbo-nat Bau der Polycarbonate,Vorteile gegenüber PMMA(Elastizität, Wärmebestän-digkeit),Syntheseweg zum Poly-carbonat

- präsentieren die Herstellung ausgewählter organischer Produkte und Zwischenprodukte unter Verwendung geeigneter Skizzen oder Schemata.(K3).

- verknüpfen Reaktionen zu Reaktionsfolgen und Reaktionswegen zur gezielten Herstel-lung eines erwünschten Produktes (UF2,4).

- verwenden geeignete graphische Darstel-lungen bei der Erläuterung von Reaktionswe-gen und Reaktionsfolgen (K1, K3)

8. Recherche Aufbau der Polycarbo-nate, Reaktionweg zur Herstellung von Polycarbonaten aus Basischemi-kalien, Eigenschaften in Bezug auf ihre Eignung als Werkstoff für Auto-dächerVorteile gegenüber PMMA

9. Flussdiagramme zur Veran-schaulichung des Reaktionswegs und Herstellungsprozesses

Weitere mögliche Themen für S-Präsentationen:Verwendungen von Polycarbo-naten (z.B. in LCD-Bildschir-men, als Fassungen für LEDs) und von PMMA

Maßgeschneiderte Kunststoffe

Cokondensate und "Blends" auf Basis von Polycarbonaten,Plexiglas (PMMA) mit UV-Schutz,Superabsorber, Cyclodextrine,Silikone

- stellen Erkenntnisse der Strukturchemie in ihrer Bedeutung für die Weiterentwicklung derChemie (u.a. Aromaten, Makromoleküle) dar (E7).

- präsentieren die Herstellung ausgewählter organischer Produkte und Zwischenprodukte unter Verwendung geeigneter Skizzen oder Schemata (K3).

- demonstrieren an ausgewählten Beispielen mit geeigneten Schemata den Aufbau und dieFunktion „maßgeschneiderter“ Moleküle (K3)

- beschreiben und diskutieren aktuelle Ent-wicklungen im Bereich organischer Werkstof-fe und Farbstoffe unter vorgegebenen und gewählten Fragestellungen (K4).

10. arbeitsteilige Gruppenarbeit ggf. mit Schüler-Experimenten zu ausgewählten maßgeschneiderten Kunststoffen, z.B.: Plexiglas mit UV-Schutz,Superabsorber und ihre Wasserauf-nahmefähigkeit,Cyclodextrine als "Geruchskiller"

Präsentation der Ergebnisse als WIKI oder als Poster (Museums-gang)

Die SuS suchen sich die The-men nach Interesse aus. Bei den Vorträgen soll auch auf die Synthesewege eingegangen werden und deren Darstellung eingeübt werden.

Kunststoffverwertung

Umweltverschmutzung durch PlastikmüllVerwertung von Kunststof-fen ( energetisch, rohstoff-lich, stofflich)Ökobilanz

- diskutieren und bewerten Wege zur Herstel-lung ausgewählter Alltagsprodukte (u.a. Kunststoffe) bzw. industrieller Zwischenpro-dukte aus ökonomischer und ökologischer Perspektive (B1, B2, B3).



11. arbeitsteilige Gruppenarbeit ggf. mit Schüler-Experimenten: Um-schmelzen von Polycarbonat (CD) oder PET (Flaschen), Herstellen von Stärkefolien, Herstellen von kompos-tierbarer Verpackung „Stärkopor"

12. Filme zu Verwertungsprozessen

13. Podiumsdiskussion: z.B. Ein-satz von kompostierbarem Verpa-ckungsmaterial

Fächerübergreifender Aspekt:Plastikmüll verschmutzt die Meere (Biologie: Ökologie).

Diagnose von Schülerkonzepten: Eingangstest, Präsentationen, ProtokolleLeistungsbewertung: Präsentationen (Referate, Poster, Podiumsdiskussion), Schriftliche Übungen

Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben VIIKontext: Benzol als unverzichtbarer Ausgangsstoff bei Synthesen Inhaltliche Schwerpunkte: Organische Verbindungen und Reaktionswe-ge, ReaktionsabläufeZeitbedarf: ca. 20 Stunden à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen:UF2, E3, E6, E7, K2, B4Basiskonzepte: Struktur - Eigenschaft, chemisches Gleichgewicht



Absprachen

Besonderes an Benzol

VerwendungMesomerieAromatizität

Reaktionen von Benzol

Mechanismus der elektrophilen Substitution

- beschreiben die Struktur und Bindungsver-hältnisse aromatischer Verbindungen mit me-someren Grenzstrukturen und erläutern Grenzen dieser Modellvorstellung (E6, E7).

- stellen Erkenntnisse der Strukturchemie in ihrer Bedeutung für die Weiterentwicklung derChemie dar (u.a. Aromaten) (E7).

- bewerten die Grenzen chemischer Modell-vorstellungen über die Struktur organischer Verbindungen und die Reaktionsschritte von Synthesen für die Vorhersage der Bildung von Reaktionsprodukten (B4).

- erläutern das Reaktionsverhalten von aro-matischen Verbindungen (u.a. Benzol) und erklären es mit Reaktionsschritten der elek-trophilen Erst- u. Zweitsubstitution (UF1).

1. Recherche: Krebsgefahr durch Benzin wegen Benzol als Antiklopf-mittel

2. Film: Das Traummolekül - August Kekulé und der Benzolring

3. Mindmap: Benzol als Grundche-mikalie zur Synthese von Farbstof-fen, Kunststoffen, Arzneimitteln

4. Hypothesenbildung: Ringstrukturdes Benzols, Ermittlung möglicher Strukturen für Dibrombenzol

5. Info: Ergebnisse der Röntgen-strukturanalyse, Existenz von drei Isomeren des Dibrombenzols statt denkbarer vier Isomere eines (hypo-thetischen) 1,3,5-Cyclohexatriens

6. Schulbuch/Arbeitsblatt: Meso-merie und Grenzstrukturen

7. Hypothesenbildung: Bromierungvon Benzol

z.B. www.uniklinikum-saarland.-de

Text bei www.br.deFilm im Medienzentrum Bonn

Arbeit mit den Molekülbaukäs-ten

Hinweis auf die Weiterentwick-lung der Strukturchemie im Or-bitalmodell, Diskussion über die Grenzen der Strukturchemie

Wiederholung: elektrophile Ad-dition an Doppelbindungen

Elektrophile Zweitsubstitution

Dirigierende Effekte

Reaktivität

Von Benzol zum Anwendungsprodukt

- analysieren und vergleichen die Reaktions-schritte unterschiedlicher Reaktionstypen (u.a. elektrophile Addition und elektrophile Substitution) (E6).

- verwenden graphische Darstellungen bei der Erläuterung von Reaktionswegen und Re-aktionsfolgen (K1, K3).

- beschreiben und visualisieren an Modellen den Verlauf ausgewählter Reaktionen in Teil-schritten (K2).

- sagen den Ort der elektrophilen Zweitsubsti-tution am Aromaten voraus u. begründen mit dem Einfluss des Erstsubstituenten (E3, E6).

- vergleichen ausgewählte organische Verbin-dungen und entwickeln Hypothesen zu deren Reaktionsverhalten aus den Molekülstruktu-ren (u.a. I-Effekt, M-Effekt, sterischer Effekt) (E3).

- sagen den Ort der elektrophilen Zweitsubsti-tution am Aromaten voraus u. begründen mit dem Einfluss des Erstsubstituenten (E3, E6).

8. AB oder Filmsequenz: Bromie-rung von Benzol und Cyclohexen

9. Puzzle: Elektrophile Substitution, Vergleich mit elektrophiler Addition

10. Stationenarbeit: weitere Aroma-ten: Toluol, Phenol, Anilin, Nitroben-zol, Benzoesäure, Benzaldehyd

11. Arbeitsteilige Gruppenarbeit: Elektrophile Substitution an Phenol, o-, m- oder p-Position, Vergleich der möglichen Grenzstrukturen

12. Lernaufgabe: Herstellung von Trinitrotoluol, Pikrinsäure, Acetylsali-cylsäure, Styrol oder Naphthalin

13. Reaktionsstern: Benzol

Kognitiver Konflikt: Hier findet keine Addition, sondern eine Substitution statt.

Darstellung der Aromaten z.B. auf: www.chemgapedia.de, Acidität von Phenol und Basizi-tät von Anilin einbeziehen

Einstieg kann über das Thema Sprengstoffe erfolgen, vgl. ww-w.chemgapedia.de

Überleitung zu Farbstoffen hier günstig

Diagnose von Schülerkonzepten: Aufstellen von Valenzstrich-Strukturformeln, elektrophile Addition, Säure-Base-Theorie anwendenLeistungsbewertung: Mind map, Reaktionsstern, Trainingsaufgaben, Vorträge/Beiträge, Darstellung von Molekülstrukturen

Q2 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben VIIIKontext: Farbstoffe im AlltagInhaltlicherSchwerpunkt: Farbstoffe und FarbigkeitZeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: UF1, UF3, E6, K3, K4, B4Basiskonzept: Struktur – Eigenschaft



Absprachen

Farben im Alltag

Farbigkeit und LichtAbsorptionsspektrum

- erläutern Zusammenhänge zwischen Lich-tabsorption und Farbigkeit fachsprachlich an-gemessen (K3).


1. Mindmap Farbe

2. Erarbeitung: Licht und Farbe, Fachbegriffe

3. Versuch: Fotometrie und Absorp-tionsspektren

Das Fotometer kann mit Farb-stoffe und Indikatoren aus der Sammlung eingesetzt werden.

Organische Farbstoffe

Farbe und StrukturKonjugierte Doppelbin-dungenDonator-/ Akzep-torgruppenMesomerieAzofarbstoffeTriphenylmethanfarbstof-fe

- erklären die Farbigkeit von vorgegebenen Stoffen (u.a. Azofarbstoffe, Triphenylmethan-farbstoffe) durch Lichtabsorption und erläu-tern den Zusammenhang zwischen Farbigkeitund Molekülstruktur mit Hilfe des Mesomerie-modells (mesomere Grenzstrukturen, Deloka-lisation von Elektronen, Donator-/ Akzeptor-gruppen (UF1, E6).

- geben ein Reaktionsschema für die Synthe-se eines Azofarbstoffes an und erläutern die Azokupplung als elektrophile Zweitsubstituti-on (UF1, UF3).

- erklären vergleichend die Struktur und de-ren Einfluss auf die Farbigkeit ausgewählter organischer Farbstoffe (u.a. Azofarbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe) (E6).

4. Arbeitsblatt: Kriterien für Farbig-keit

Einfluss von konjugierten Doppelbin-dungen bzw. Donator-/ Akzeptor-gruppen

5. Lernaufgabe: Azofarbstoffe

6. Versuch: Farbwechsel von Phe-nolphthalein

7. Schülerversuch: Synthese von Fluorescein

Bei interessierten Kursen kanndas Orbitalmodell kurz vorge-stellt werden.

Wiederholung: elektrophile Substitution

Verwendung von Farb-stoffenbedeutsame Textilfarb-stoffeWechselwirkung zwi-schen Faser und Farb-


8. Recherche: Farbige Kleidung im Wandel der Zeit

9. Schülerversuch: Färben mit Indi-go und mit einem Direktfarbstoff

ggf. weitere Färbemethoden

Wiederholung zwischenmole-kularer Wechselwirkungen

stoff - demonstrieren an ausgewählten Beispielen mit geeigneten Schemata den Aufbau und dieFunktion „maßgeschneiderter“ Moleküle (K3).

- beschreiben und diskutieren aktuelle Ent-wicklungen im Bereich organischer Werkstof-fe und Farbstoffe unter vorgegebenen und gewählten Fragestellungen (K4).

- erklären Stoffeigenschaften und Reaktions-verhalten mit zwischenmolekularen Wechsel-wirkungen (u.a. Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasserstoff-brücken (UF3, UF4).


10. Arbeitsblatt: Textilfasern und Farbstoffe (Prinzipien der Haftung)

11. Recherche: Moderne Textilfa-sern und Textilfarbstoffe – Herstel-lung, Verwendung, Probleme

Diagnose von Schülerkonzepten: LernaufgabeLeistungsbewertung:Klausur, Präsentation, Protokolle

Q2 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben IX

Kontext: Nitratbestimmung im TrinkwasserInhaltlicherSchwerpunkt: Konzentrationsbestimg. durch LichtabsorptionZeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten

Kompetenzerwartungen: E2, E5, K1, K3, B1, B2Basiskonzept: Energie



Absprachen

Nitrat im Trinkwasser

Bestimmung des Nitrat-gehaltes

TransmissionAbsorptionExtinktionLambert-Beer-GesetzKalibriergeradeNitratbestimmung

Einordnung der Messer-gebnisse

- erläutern Zusammenhänge zwischen Lich-tabsorption und Farbigkeit fachsprachlich an-gemessen (K3).


- berechnen aus Messwerten zur Extinktion mithilfe des Lamber-Beer-Gesetzes die Kon-zentration von Farbstoffen in Lösungen (E5).

- gewichten Analyseergebnisse (u.a. fotome-trische Messung) vor dem Hintergrund um-weltrelevanter Fragestellungen (B1, B2).

1. Recherche Gefahr durch Nitrat (im Trinkwasser, in Babynahrung)

2. Sch.versuch: Bestimmung des Nitratgehalts im Trinkwasser mit Teststäbchen

3. Information: Identifizieren der Nachweisreaktion als Azokupplung

4. Arbeitsblatt: Konzentrationsab-hängigkeit der Extinktion (Lambert-Beer-Gesetz)

5. Sch.versuch: Herstellung von Ka-librierlösungen, Bestimmung der Ex-tinktionen der Lösungen, graphische Auswertung der Messwerte, Bestim-mung der Nitratkonzentrationen mehrerer Wasserproben

6. Diskussion: Vorgehensweise, Messergebnisse und Methoden

7. Recherche/Bewertung: Mess-werte Wasserwerk, Grenzwerte, Be-deutung des Nitrats, Düngeproble-matik: Landwirtschaft und Nitrat

Computerraum oder vorgege-bene Texte

Methodenreflexion

Nachvollziehen der Reaktions-schritte

Alternativ: Ableitung des Ge-setzes im Sch.versuch

Testbesteck zur kolorimetri-schen Bestimmung von Nitrat-Ionen nötig,Fotometer in der Sammlung, SuS bringen Proben mit

Wiederholung und Vergleich analytischer Verfahren

Diagnose von Schülerkonzepten: Vortrag zu Fotometeraufbau/Lambert-Beer-Gesetz, Wiederholung Azofarbstoff, NitratnachweisLeistungsbewertung:Experimentell ermittelte Werte, Recherche-Ergebnisse, Darstellung der Nitratproblematik

2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit

In Absprache mit der Lehrerkonferenz sowie unter Berücksichtigung des Schulprogramms hat die

Fachkonferenz Chemie die folgenden fachmethodischen und fachdidaktischen Grundsätze be-

schlossen.

Fachliche Grundsätze:

1.) Der Chemieunterricht ist problemorientiert und an Unterrichtsvorhaben ausgerichtet.

2.) Der Chemieunterricht ist kognitiv aktivierend und verständnisfördernd.

3.) Der Chemieunterricht unterstützt durch seine experimentelle Ausrichtung Lernprozesse.

4.) Im Chemieunterricht wird durch Einsatz von Schülerexperimenten Umwelt- und Verantwor-

tungsbewusstsein gefördert.

5.) Der Chemieunterricht ist kumulativ, d.h., er knüpft an die Vorerfahrungen und das Vorwissen

der Lernenden an.

6.) Der Chemieunterricht fördert vernetzendes Denken.

7.) Der Chemieunterricht folgt dem Prinzip des Exemplarischen und gibt den Lernenden die Gele-

genheit, Strukturen und Gesetzmäßigkeiten möglichst anschaulich zu erkennen.

8.) Der Chemieunterricht bietet nach Erarbeitungsphasen immer auch Phasen, in denen zentrale

Aspekte von zu erlernenden Kompetenzen reflektiert werden.

9.) Im Chemieunterricht wird auf eine angemessene Fachsprache geachtet.

10.)Der Chemieunterricht ist in seinen Anforderungen und im Hinblick auf die zu erreichenden

Kompetenzen und deren Teilziele für die Schülerinnen und Schüler transparent.

11.) Im Chemieunterricht werden Diagnoseinstrumente zur Feststellung des jeweiligen Kompetenz-

standes durch die Lehrkraft, aber auch durch den Lernenden selbst eingesetzt.

12.)Der Chemieunterricht bietet immer wieder auch Phasen der Übung und des Transfers auf

neue Aufgaben und Problemstellungen.

13.)Der Chemieunterricht bietet die Gelegenheit zum regelmäßigen wiederholenden Üben sowie

zu selbstständigem Aufarbeiten von Unterrichtsinhalten.

45

2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung

Auf der Grundlage von § 48 SchulG, § 13 APO-GOSt sowie Kapitel 3 des Kernlehrplans Chemie

hat die Fachkonferenz im Einklang mit dem entsprechenden schulbezogenen Konzept die nachfol-

genden Grundsätze zur Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung beschlossen. Die nachfol-

genden Absprachen stellen die Minimalanforderungen an das lerngruppenübergreifende gemein-

same Handeln der Fachgruppenmitglieder dar. Bezogen auf die einzelne Lerngruppe kommen er-

gänzend weitere Instrumente der Leistungsüberprüfung zum Einsatz.

Überprüfungsformen

In Kapitel 3 des KLP GOSt Chemie werden Überprüfungsformen in einer nicht abschließenden Lis-

te vorgeschlagen. Diese Überprüfungsformen zeigen Möglichkeiten auf, wie Schülerkompetenzen

nach den oben genannten Anforderungsbereichen sowohl im Bereich der „sonstigen Mitarbeit“ als

auch im Bereich „Klausuren“ überprüft werden können

Beurteilungsbereich: Sonstige Mitarbeit

Folgende Aspekte sollen bei der Leistungsbewertung der sonstigen Mitarbeit eine Rolle spielen:

sicheres, eigenständiges und kreatives Anwenden fachspezifischer Methoden verständliches und präzises Darstellen und Erläutern von Lösungen sowie konstruktive Mit-

arbeit bei Einzel-, Partner und Gruppenarbeit klares und richtiges Veranschaulichen, Zusammenfassen und Beschreiben chemischer

Sachverhalte sicher verfügbares chemisches Grundwissen situationsgerechtes Anwenden geübter Fertigkeiten angemessenes Verwenden der chemischen Fachsprache konstruktives Umgehen mit Fehlern fachlich sinnvolles, sicherheitsbewusstes und zielgerichtetes Experimentieren zielgerichtetes Beschaffen von Informationen Erstellen von nutzbaren Unterrichtsdokumentationen, ggf. Portfolio klare, strukturierte, fokussierte und adressatengerechte Präsentationen sachgerechte Kommunikation in Unterrichtsgesprächen, Gruppenarbeiten, Diskussionen Einbringen kreativer Ideen fachliche Richtigkeit bei kurzen, auf die Inhalte weniger vorangegangener Stunden be-

schränkten schriftlichen Überprüfungen

Beurteilungsbereich: Klausuren

46

Verbindliche Absprache:

Die Aufgaben für Klausuren in parallelen Kursen werden im Vorfeld abgesprochen und nach Mög-

lichkeit gemeinsam gestellt.

Für Aufgabenstellungen mit experimentellem Anteil gelten die Regelungen, die in Kapitel 3 des

KLP formuliert sind.

Einführungsphase:

1 Klausur in beiden Halbjahren (je 90 Minuten)

Qualifikationsphase 1:

2 Klausuren pro Halbjahr (je 135 Minuten im GK und je 180 Minuten im LK), wobei in einem Fach

die letzte Klausur im 2. Halbjahr durch 1 Facharbeit ersetzt werden kann bzw. muss.

Qualifikationsphase 2.1:

2 Klausuren (je 135 Minuten im GK und je 180 Minuten im LK)

Qualifikationsphase 2.2:

1 Klausur, die – was den formalen Rahmen angeht – unter Abiturbedingungen geschrieben wird.

Die Leistungsbewertung in den Klausuren wird mit Blick auf die schriftliche Abiturprüfung mit Hilfe

eines Kriterienrasters („Erwartungshorizont“) durchgeführt, welches neben den inhaltsbezogenen

Teilleistungen auch darstellungsbezogene Leistungen ausweist. Dieses Kriterienraster wird den

korrigierten Klausuren beigelegt und Schülerinnen und Schülern auf diese Weise transparent

gemacht.

Die Zuordnung der Hilfspunkte zu den Notenstufen orientiert sich in der Qualifikationsphase am

Zuordnungsschema des Zentralabiturs. Die Note ausreichend soll bei Erreichen von ca. 50 % der

Hilfspunkte erteilt werden. Von dem Zuordnungsschema kann abgewichen werden, wenn sich z.B.

besonders originelle Teillösungen nicht durch Hilfspunkte gemäß den Kriterien des Erwartungshori-

zonts abbilden lassen oder eine Abwertung wegen besonders schwacher Darstellung angemessen

erscheint,

Grundsätze der Leistungsrückmeldung und Beratung:

47

Für Präsentationen, Arbeitsprotokolle, Dokumentationen und andere Lernprodukte der sonstigen

Mitarbeit erfolgt eine Leistungsrückmeldung, bei der inhalts- und darstellungsbezogene Kriterien

angesprochen werden. Hier werden zentrale Stärken als auch Optimierungsperspektiven für jede

Schülerin bzw. jeden Schüler hervorgehoben.

Die Leistungsrückmeldungen bezogen auf die mündliche Mitarbeit erfolgen auf Nachfrage der

Schülerinnen und Schüler außerhalb der Unterrichtszeit, spätestens aber in Form von mündlichem

Quartalsfeedback oder Eltern-/Schülersprechtagen. Auch hier erfolgt eine individuelle Beratung im

Hinblick auf Stärken und Verbesserungsperspektiven.

Für jede mündliche Abiturprüfung (im 4. Fach oder bei Abweichungs- bzw. Bestehensprüfungen

im 1. bis 3. Fach) wird ein Kriterienraster für den ersten und zweiten Prüfungsteil vorgelegt, aus

dem auch deutlich die Kriterien für eine gute und eine ausreichende Leistung hervorgehen.

2.4 Lehr- und Lernmittel

Für den Chemieunterricht in der Sekundarstufe II ist „elemente chemie“ von Klett eingeführt.

Die Schülerinnen und Schüler arbeiten die im Unterricht behandelten Inhalte in häuslicher Arbeit

nach.

48

3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen

Die Fachkonferenz Chemie hat sich im Rahmen des Schulprogramms für folgende zentrale

Schwerpunkte entschieden:

Zusammenarbeit mit anderen Fächern

Durch die unterschiedliche Belegung von Fächern können Schülerinnen und Schüler Aspekte aus

anderen Kursen mit in den Chemieunterricht einfließen lassen. Es wird Wert darauf gelegt, dass in

bestimmten Fragestellungen die Expertise einzelner Schülerinnen und Schüler gesucht wird, die

aus einem von ihnen belegten Fach genauere Kenntnisse mitbringen und den Unterricht dadurch

bereichern.

Vorbereitung auf die Erstellung der Facharbeit

Um eine einheitliche Grundlage für die Erstellung und Bewertung der Facharbeiten in der Jahr-

gangsstufe Q1 zu gewährleisten, findet in der EF ein Methodenkurs statt, bei dem auch die Un-

iversitätsbibliothek besucht wird.

Exkursionen

In der Gymnasialen Oberstufe sollen in Absprache mit der Stufenleitung nach Möglichkeit unter-

richtsbegleitende Exkursionen durchgeführt werden. Diese sollen im Unterricht vor- bzw. nachbe-

reitet werden. Die Fachkonferenz hält folgende Exkursionen für sinnvoll:

EF : Besuch eines Industriunternehmens

Q 1: Besuch eines Schülerlabors

Q 2 Besuch einer Chemieveranstaltung der Universität

Über die Erfahrungen wird in den Fachkonferenzen berichtet.

49

4 Qualitätssicherung und Evaluation

Evaluation des schulinternen Curriculums

Das schulinterne Curriculum stellt keine starre Größe dar, sondern ist als „lebendes Dokument“ zu betrachten. Dementsprechend werden die Inhalte

stetig überprüft und verändert. Die Fachkonferenz trägt durch diesen Prozess zur Qualitätsentwicklung und damit zur Qualitätssicherung des Faches

Chemie bei. Die Evaluation erfolgt jährlich. Zu Schuljahresbeginn werden die Erfahrungen des vergangenen Schuljahres in der Fachschaft ge-

sammelt, bewertet und eventuell notwendige Konsequenzen und Handlungsschwerpunkte formuliert.

Kriterien Ist-Zustand

Auffälligkeiten

Änderungen/

Konsequenzen/

Perspektivplanung

Wer

(Verantwortlich)

Bis wann

(Zeitrahmen)

FunktionenFachvorsitzStellvertreter/inSonstige Funktionen

Ressourcenpersonell Fachlehrer/in

LerngruppenLerngruppengröße…

räumlich FachraumBibliothekComputerraumRaum für Fachteamarb.

50

…materiell/

sachlich

LehrwerkeFachzeitschriften…

zeitlich Abstände FachteamarbeitDauer Fachteamarbeit…

Unterrichtsvorhaben

Leistungsbewertung/

Einzelinstrumente

Leistungsbewertung/Grundsätze

51

Documents

Kernlehrplan Chemie EF, Übersicht Vier Unterrichtsvorhaben ...adenauer-bonn.de/wp-content/uploads/2017/03/SiKL_Chemie_Sek_II.pdf · bis tertiärer Alkohole durch Oxidierbarkeit -